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PATENTANSPRÜCHE
1. Stoffaustauschkolonne, welche derart ausgebildet ist, dass sie im Gegenstrom von einer kontinuierlichen und mindestens einer dispersen Phase durchströmt werden kann, wobei in der Kolonne Einbauelemente angeordnet sind, die aus parallel zur Kolonnenachse liegenden, sich berührenden, Strömungskanäle bildenden Lamellen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kolonne zwei verschiedene Ausgestaltungsformen von Einbauelementen eingesetzt sind, wobei eine erste Ausgestaltungsform ausschliesslich aus geriffelten Lamellen besteht, wobei die Riffelungen einen Winkel gegen die Kolonnenachse einschliessen und die Riffelungen benachbarter Lamellen sich kreuzen und eine zweite Ausgestaltungsform, die sowohl Lamellen aufweist, deren Riffelungen einen Winkel gegen die Kolonnenachse einschliessen,
als auch ebene Zwischenbleche von der gleichen Flächengrösse wie die geriffelten Lamellen.
2. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausgestaltungsform aus Lamellen mit sich kreuzenden Riffelungen besteht, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Lamellen ein ebenes Zwischenblech angeordnet ist.
3. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausgestaltungsform aus jeweils zwei Gruppen von Lamellen mit paralleler Riffelrichtung mit ebenen Zwischenblechen besteht, wobei sich jeweils die Riffelungen der einen Gruppe mit den Riffelungen der anderen Gruppe kreuzen.
4. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Ausgestaltungsformen von Einbauelementen längs der Kolonnenachse entweder abwechselnd einzeln oder gruppenweise abwechselnd angeordnet sind.
5. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der in der Kolonne eingesetzten Einbauelemente der ersten Ausgestaltungsform nicht identisch mit der Anzahl der Einbauelemente der zweiten Ausgestaltungsform ist.
Die Erfindung betrifft eine Stoffaustauschkolonne, welche derart ausgebildet ist, dass sie im Gegenstrom von einer kontinuierlichen und mindestens einer dispersen Phase durchströmt werden kann, wobei in der Kolonne Einbauelemente angeordnet sind, die aus parallel zur Kolonnenachse liegenden, sich berührenden, Strömungskanäle bildenden Lamellen bestehen.
Aus der CH-PS 398 503 sind Stoffaustauschkolonnen bekannt, in welchen gleichartig ausgebildete Einbauelemente angeordnet sind.
Hierbei weisen die Lamellen eines jeden Einbauelementes eine Riffelung auf, welche die Strömungskanäle bildet, wobei die Riffelung eine wellen- oder zickzackförmige Kontur aufweisen kann. Die bekannten Einbauelemente werden vorzugsweise in Rektifikationskolonnen eingesetzt, wobei die flüssige Phase als Film über die Lamellenoberflächen abwärts und die aufwärtsströmende gasförmige Phase das freie Lückenvolumen des Einbauelementes ausfüllt.
Es handelt sich hierbei um einen Stoffaustausch zwischen zwei kontinuierlich strömenden Phasen.
In der genannten Patentschrift wird erwähnt, dass im Falle eine Oberflächenvergrösserung erwünscht ist, in den Einbauelementen zwischen je zwei geriffelten Lamellen eine ungeriffelte Lamelle eingeschoben werden kann. In diesem Falle ist die Grösse der ungeriffelten Lamellen mit derjenigen der geriffelten Lamellen identisch, d. h. sie decken sich gegenseitig vollständig ab.
Im Gegensatz hierzu spielt eine Oberflächenvergrösserung der Einbauelemente bei Stoffaustauschverfahren, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben sind, keine Rolle.
Die Erfindung bezieht sich hiernach auf eine Stoffaustauschkolonne, die derart ausgebildet ist, dass in ihr mindestens eine disperse Phase mit einer kontinuierlichen Phase in Kontakt gebracht werden kann.
Es kann sich hierbei um Extraktions- oder Absorptionskolonnen handeln, wobei entweder eine kontinuierlich die Einbauelemente abwärts bzw. aufwärtsdurchströmende flüssige Phase, welche das freie Lückenvolumen zwischen den Lagen eines Einbauelementes ausfüllt, mit mindestens einer die Zwischenräume der Lagen, d. h. die Strömungskanäle aufwärts bzw. abwärtsdurchströmenden, dispersen Phase in Kontakt gebracht wird.
Bei zwei dispersen Phasen kann es sich beispielsweise um ein unlösliches Gemisch von Dampf- bzw. Gasblasen und Flüssigkeitströpfchen handeln.
Bei Absorptionsverfahren, bei denen die disperse Phase dampf- bzw. gasförmig vorliegt, steigen die Dampf- bzw.
Gasblasen innerhalb der Strömungskanäle senkrecht auf.
Bei einer Flüssig-Flüssig-Extraktion steigt die flüssige Phase in Tröpfchenform aufwärts, falls sie leichter als die kontinuierliche Phase ist, bzw. sinkt nach unten, falls sie schwerer als die kontinuierliche Phase ist.
Wendet man die bekannten Einbauelemente, bei welchen sich die Strömungskanäle von jeweils zwei benachbarten Lamellen gegeneinander offen kreuzen, bei Extraktions- bzw.
Absorptionsverfahren an, so stellt man fest, dass die Querverteilung der dispersen Phase ungenügend ist, weil die disperse Phase die Einbauelemente nicht in der gewünschten Kanalrichtung, sondern, den Auftriebskräften gehorchend, mehrheitlich in direkter vertikaler Linie durchströmt.
Eine Folge davon besteht darin, dass die Verweilzeit der Tröpfchen bzw. Blasen in dem Einbauelement wegen überlagerter Zirkulationsströmungen zu kurz ist und dadurch die Stoffaustauschwirkung herabgesetzt wird, d. h. es braucht zur Einstellung der gewünschten Reinheit eine relativ grosse Anzahl von Einbauelementen und damit eine grosse Kolonnenhöhe, was wirtschaftlich unter Umständen kaum tragbar ist.
In Kolonnen mit grossem Durchmesser ist es unmöglich, eine absolut gleichmässige Vorverteilung der dispersen Phase zu erreichen. Lokale Ansammlungen der dispersen Phase bewirken jedoch die Ausbildung von grossräumigen Zirkulationsströmungen, welche die Wirksamkeit der Kolonne durch Rückvermischung stark herabsetzen können.
Würde man ausschliesslich die mit Zwischenblechen ausgerüsteten bekannten Einbauelemente verwenden, könnte wegen eines nur ungenügenden Konzentrationsausgleiches der dispersen Phase bzw. Phasen über den Kolonnenquerschnitt die erforderliche Trennwirkung nicht erreicht werden.
Die Aufteilung der Tropfen bzw. Blasen geschieht bevorzugt an den Kreuzungsstellen der gegeneinander offenen Lamellen. Anderseits sammelt sich die aufsteigende disperse Phase, wenn sie zu lange in einem geneigten Kanal strömt, in dessen oberem Teil und koalesziert. Dadurch würde die Stoffaustauschfläche in einer Kolonne mit ausschliesslich, mit Zwischenblechen ausgerüsteten Einbauelementen herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stoffaustauschteil von Kolonnen, in welchen die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Verfahren durchgeführt werden sollen, derart auszubilden, dass sowohl eine gute Quervertei
lung der dispersen Phase über den Kolonnenquerschnitt, eine Koaleszenz und erneute Dispersion der Blasen oderiund Tröpfchen der dispersen Phase-erreicht und eine unerwünschte Rückvermischung der kontinuierlichen Phase über die Kolonnenhöhe vermieden wird.
Im weiteren soll der Aufwand für die Erstverteilung der dispersen Phase mit einem Verteiler gering gehalten werden, was eine leistungsfähige Querverteilung in den Einbauelementen bedingt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass in der Kolonne zwei verschiedene Ausgestaltungsformen von Einbauelementen eingesetzt sind, wobei eine erste Ausgestaltungsform ausschliesslich aus geriffelten Lamellen besteht, wobei die Riffelungen einen Winkel gegen die Kolonnenachse einschliessen und die Riffelungen benachbarter Lamellen sich kreuzen undeine zweite Ausführungsform, die sowohl Lamellen aufweist, deren Riffelungen einen Winkel gegen die Kolonnenachse einschliessen als auch ebene Zwischenbleche von der gleichen Flächengrösse wie die geriffelten Lamellen.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel, welches sich insbesondere für kleinere Kolonnen eignet, besteht die zweite Ausgestaltungsform der Einbauelemente aus Lamellen mit sich kreuzenden Riffelungen, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Lamellen ein ebenes Zwischenblech angeordnet ist und die Elemente übereinander mit um 90" verdrehter Lamellenrichtung angeordnet sind.
Für Kolonnen mit einem grösseren Durchmesser ist es von besonderem Vorteil, die zweite Ausgestaltungsform der Einbauelemente derart auszubilden, dass jeweils zwei Gruppen von Lamellen mit paralleler Riffelrichtung mit ebenen Zwischenblechen angeordnet sind, wobei jeweils die Riffelungen der einen Gruppe mit den Riffelungen der anderen Gruppe sich kreuzen.
Die Erfindung ermöglicht es, die vorstehend beschriebene Aufgabe mit Hilfe einer Kombination von zwei Ausgestaltungsformen von Einbauelementen mit unterschiedlicher Wirkungsweise zu lösen. So dienen die Einbauelemente mit Zwischenblechen für den Quertransport der dispersen Phase und zur Unterdrückung der axialen Vermischung, während die Einbauelemente ohne Zwischenbleche für die Aufrechterhaltung der Dispersion und des Stoffaustausches sorgen.
Von besonderem Vorteil ist die Anwendung der Erfindung auf Kolonnen mit grossen Durchmesser. Da aus fabrikatorischen Gründen die Höhe eines Einbauelementes nicht beliebig gross gewählt werden kann, das Verhältnis dieser Höhe zum Durchmesser eines Einbauelementes aber massgebend für die Querverteilung der dispersen Phase ist, können mehrere Einbauelemente der zweiten Ausgestaltungsform gleichgerichtet übereinander in der Kolonne eingesetzt werden.
Die disperse Phase kann mit Hilfe einer beliebigen Verteilvorrichtung auf den unteren bzw. oberen Kolonnenquerschnitt aufgegeben werden.
Bei kleinerem Kolonnenquerschnitt kann die disperse Phase beispielsweise strahlförmig zugeführt werden, während man bei grossen Kolonnendurchmessern zweckmässig zum Beispiel einen Rohrverteiler mit Lochungen oder einen Siebboden verwendet.
Jedoch kann aus Fertigungsgründen ein Verteiler nicht beliebig fein unterteilt sein. Daher wird man vorteilhaft bei Kolonnen mit grossem Durchmesser ober- bzw. unterhalb der Verteilvorrichtung Einbauelemente einsetzen, wie sie in dem Kennzeichen des Anspruchs 3 beschrieben sind.
Diese Ausführungsform ermöglicht den Bereich der einzelnen Querströme entsprechend der gewünschten Querverteilung im Stoffaustauschteil der Kolonne festzulegen.
Die Erfindung ist nicht an eine bestimmte Reihenfolge bezüglich der Anordnung der beiden Typen von Einbauelementen gebunden.
Die Anordnung dieser verschiedenen Einbauelemente kann entsprechend dem in einer Kolonne durchzuführenden Prozess angepasst werden.
So kann es beispielsweise zweckmässig bzw. sogar erforderlich sein, Einbauelemente nicht nur am Eintritt der dispersen Phase in den Stoffaustauschteil anzuordnen, sondern auch im Bereich des Stoffaustauschteiles zwischen Einund Austritt der beiden Phasen. Dieses ist dann vorteilhaft, wenn eine erneute Querverteilung der dispersen Phase erforderlich erscheint.
Hierdurch werden übliche Zwischen sammler und -verteiler oder die Belastung begrenzende Siebböden überflüssig, und die Höhe des Stoffaustauschteiles kann unter Umständen erheblich reduziert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Teil-Längsschnitt durch eine Kolonne mit sieben Einbauelementen, die Fig. la und lb zeigen vergrösserte Teilquerschnitte durch die in Fig. 1 angeordneten Einbauelemente.
In Fig. 2 ist in einem Teil-Längsschnitt schematisch der untere Teil einer Kolonne mit einer gegenüber Fig. 1 varianten Ausführungsform von Einbauelementen dargestellt.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen perspektivische Darstellungen von drei verschiedenen Einbauelementen.
Der in Fig. 1 dargestellte Teilabschnitt einer Kolonne 1 zeigt den Einbau von sieben übereinander angeordneten Einbauelementen 2 und 3. Bei den Einbauelementen 2 handelt es sich, wie auch Fig. 1 a und Fig. 3 zeigen, um Einbauelemente, die aus geriffelten Lamellen 2' bestehen, wobei die Riffelungen 2" Strömungskanäle 2"' bilden und zwischen je zwei geriffelten Lamellen 2', deren Riffelungen 2" sich kreuzen, ebene Zwischenbleche 21V eingeschoben sind.
In Fig. 3 ist die Höhe des Einbauelementes 2 mit H und der Durchmesser mit D bezeichnet.
Die Einbauelemente 3 bestehen, wie auch Fig. 1 b und Fig. 4 zeigen, aus geriffelten Lamellen 3' mit Strömungskanälen 3"', wobei sich die Riffelungen 3" sich berührender Lamellen kreuzen und somit an den Kreuzungsstellen gegeneinander offen sind.
Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass die disperse Phase leichter als die kontinuierliche Phase ist und somit durch ein Zuführrohr 4 strahlförmig auf die Unterseite des untersten Einbauelementes 2 aufgegeben wird.
Im untersten Einbauelement 2 wird die disperse Phase über den Kolonnenquerschnitt längs paralleler Abschnitte des Zylinderquerschnittes verteilt. Die verteilte disperse Phase durchströmt sodann das darüber angeordnete Einbauelement 3, in welchem ein intensiver Stoffaustausch mit der die Strömungskanäle 3"' abwärts durchfliessenden kontinuierlichen, flüssigen Phase stattfindet.
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind aufeinanderfolgende Einbauelemente 2 und 3 nicht um 90- gegeneinander verdreht, so dass deren Lamellen in parallelen Ebenen liegen.
Über dem zweituntersten Einbauelement 3 ist ein weiteres Einbauelement 2 angeordnet, dessen Lamellen und Zwischenbleche um 90 gegen die Kolonnenachse verschwenkt sind, so dass eine Querverteilung der dispersen Phase rechtwinklig in parallelen Abschnitten des Zylinderquerschnittes zu der Querverteilung im zweituntersten Einbauelement 3 erfolgt.
Unter der Annahme, dass nun die disperse Phase im erforderlichen Mass gleichmässig über den gesamten Kolon nenquerschnitt verteilt ist, sind über dem zweiten Einbauelement 2 weitere Einbauelemente 3 angeordnet, wobei jeweils benachbarte Einbauelemente 3 um 90" gegeneinander verschwenkt sind. Sollte eine ein- oder mehrmalige Querverteilung der dispersen Phase vor ihrem Austritt aus der Kolonne 1 erforderlich sein, können weitere Einbauelemente 2 im Stoffaustauschteil angeordnet werden.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, bei welchem Einbauelemente 2 zur Querverteilung im Stoffaustauschteil der Kolonne 1 eingefügt sind, eignet sich insbesondere, wie an vorstehender Stelle erwähnt ist, für Kolonnen mit relativ kleinem Durchmesser.
Fig. 2 zeigt den unteren Stoffaustauschabschnitt einer Kolonne 5 mit sieben Einbauelementen 6 mit Zwischenblechen und mit zwei Einbauelementen 3 ohne Zwischenbleche.
Die unteren vier Einbauelemente 6 bestehen aus jeweils zwei Gruppen 7 von Lamellen 7' mit paralleler Riffelrichtung mit ebenen Zwischenblechen 7", wobei sich die Riffelungen der einen Gruppe mit den Riffelungen der benachbarten Gruppe kreuzen (vergl.auch Fig. 5).
Im Ausführungsbeispiel sind zwischen den einzelnen Lamellen und auch Lamellengruppen Zwischenbleche 7" bzw.
8 angeordnet; Jedoch sei darauf hingewiesen, dass diese Zwischenbleche 8 auch weggelassen werden können. Ebenfalls kann eine jede Gruppe auch aus mehr als zwei Lamellen mit paralleler Riffelung und Zwischenblechen bestehen. Dieses richtet sich nach dem gewünschten Bereich, in welchem eine Querverteilung der dispersen Phase in einer Richtung erfolgt und wird abhängig vom Kolonnendurchmesser bzw. von der Ausführung des Verteilers 9, der im Ausführungsbeispiel als Rohrverteiler mit Lochungen 9' ausgebildet ist, gewählt. Die Lochungen können aus Kostengründen nicht in beliebig kleinen Abständen vorgenommen werden.
Ausserdem ist eine gleichmässige Beaufschlagung aller Verteillöcher nur zu erreichen, wenn über den Austrittsöffnungen ein entsprechender Druckabfall vorliegt, wobei die dadurch entstehende erhöhte Austrittsgeschwindigkeit der dispersen Phase unerwünschte feine Tröpfchen entstehen lässt.
Im Ausführungsbeispiel sind im unteren Stoffaustauschabschnitt der Kolonne 5 jeweils zwei Einbauelemente 6 derart angeordnet, dass die Lamellen bzw. Zwischenbleche in derselben Ebene liegen, so dass die Strömungskanäle der beiden Einbauelemente nahezu kontinuierlich ineinander übergehen.
Hierdurch wird erreicht, dass eine gute Querverteilung der dispersen Phase über den Kolonnenquerschnitt erzielt wird, und die einzelnen Einbauelemente 6 von einer Höhe ausgeführt sein können, die noch fertigungsmässig günstig herstellbar ist.
Wäre die Riffelrichtung der Lamellen nicht paarweise gleich, sondern einzeln gegeneinander versetzt, so müsste aufgrund der Fertigungstoleranz der Elemente damit gerechnet werden, dass bei Lagenversatz die ursprüngliche Quertransportrichtung aus dem untersten Element nicht beibehalten, sondern entsprechend der Riffelrichtung in die Gegenrichtung weisen würde.
Die über den beiden untersten Einbauelementen 6 angeordneten beiden Einbauelemente sind analog ausgebildet, jedoch um einen Winkel von 90" gegenüber dem untersten Paar verschwenkt.
In Fig. 2 ist ein fünftes oberes Einbauelement 6 dargestellt. Im darüberliegenden Bereich des Stoffaustauschteiles der Kolonne 5 sind analog zu Fig. 1 zwei Einbauelemente 3 ohne Zwischenbleche, wie sie in Fig. 1 und 3 dargestellt sind, angeordnet, wobei die beiden Einbauelemente 3 um 90" gegeneinander verschwenkt sind.
Im darüberliegenden Bereich des Stoffaustauschteiles sind zwei gegeneinander um 90" verschwenkte Einbauelemente 6 angeordnet, in welchen eine erneute Quervermischung der dispersen Phase bewirkt wird.
Wie bereits an vorstehender Stelle erwähnt ist, umfasst die Erfindung alle möglichen Kombinationen der zwei im Anspruch 1 definierten Einbauelemente im Stoffaustauschteil einer Kolonne, in welcher Prozesse, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben sind, durchgeführt werden sollen.
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PATENT CLAIMS
1. mass transfer column, which is designed such that a continuous and at least one disperse phase can flow through it in countercurrent, with built-in elements being arranged in the column and consisting of lamellae lying parallel to the column axis and touching and forming flow channels, characterized in that that two different configurations of built-in elements are used in the column, with a first configuration consisting exclusively of corrugated fins, the corrugations enclosing an angle with respect to the column axis and the corrugations of adjacent segments intersecting and a second embodiment which has both segments Corrugations form an angle against the column axis,
as well as flat intermediate plates of the same area size as the corrugated fins.
2. mass transfer column according to claim 1, characterized in that the second embodiment consists of lamellae with intersecting corrugations, a flat intermediate plate being arranged in each case between two adjacent lamellae.
3. mass transfer column according to claim 2, characterized in that the second embodiment consists of two groups of fins with parallel corrugation direction with flat intermediate plates, wherein the corrugations of one group intersect with the corrugations of the other group.
4. mass transfer column according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the two embodiments of built-in elements along the column axis are arranged either alternately individually or alternately in groups.
5. mass transfer column according to claim 1, characterized in that the number of built-in elements of the first embodiment used in the column is not identical to the number of built-in elements of the second embodiment.
The invention relates to a mass transfer column which is designed in such a way that a continuous and at least one disperse phase can flow through it in countercurrent, with built-in elements being arranged in the column and consisting of lamellae which lie parallel to the column axis and are in contact and form flow channels.
From CH-PS 398 503 mass transfer columns are known, in which similarly designed built-in elements are arranged.
Here, the lamellae of each installation element have a corrugation which forms the flow channels, the corrugation being able to have an undulating or zigzag-shaped contour. The known built-in elements are preferably used in rectification columns, the liquid phase filling the film down over the lamella surfaces and the upward flowing gaseous phase filling the free gap volume of the built-in element.
It is a matter of mass transfer between two continuously flowing phases.
In the cited patent specification it is mentioned that in the case of an increase in the surface area it is desirable that an non-corrugated lamella can be inserted between two corrugated slats in the installation elements. In this case, the size of the non-corrugated slats is identical to that of the corrugated slats, i. H. they completely cover each other.
In contrast to this, an increase in the surface area of the built-in elements does not play a role in mass transfer processes as described in the preamble of claim 1.
The invention hereafter relates to a mass transfer column which is designed such that at least one disperse phase can be brought into contact with a continuous phase.
These can be extraction or absorption columns, with either a liquid phase flowing continuously downwards or upwards through the built-in elements, which fills the free gap volume between the layers of a built-in element, with at least one of the spaces between the layers, i.e. H. the flow channels upward or downward flowing, disperse phase is brought into contact.
Two disperse phases can be, for example, an insoluble mixture of vapor or gas bubbles and liquid droplets.
In absorption processes in which the disperse phase is in vapor or gaseous form, the vapor or
Gas bubbles within the flow channels perpendicular to.
In liquid-liquid extraction, the liquid phase in droplet form rises upwards if it is lighter than the continuous phase, or falls downwards if it is heavier than the continuous phase.
If one uses the known built-in elements, in which the flow channels of two adjacent slats cross each other openly, with extraction or
Absorption process, it is found that the transverse distribution of the disperse phase is insufficient because the disperse phase does not flow through the built-in elements in the desired channel direction, but mostly in a direct vertical line, obeying the buoyancy forces.
One consequence of this is that the residence time of the droplets or bubbles in the built-in element is too short due to superimposed circulation flows and the mass transfer effect is thereby reduced, i.e. H. it takes a relatively large number of built-in elements and thus a large column height to set the desired purity, which is hardly economically viable under certain circumstances.
In columns with a large diameter, it is impossible to achieve an absolutely uniform pre-distribution of the disperse phase. Local accumulations of the disperse phase, however, cause the formation of large-scale circulation flows, which can greatly reduce the effectiveness of the column by back-mixing.
If only the known built-in elements equipped with intermediate plates were used, the required separation effect could not be achieved due to an insufficient concentration compensation of the disperse phase or phases across the column cross-section.
The division of the drops or bubbles preferably takes place at the intersection of the mutually open lamellae. On the other hand, the ascending disperse phase collects, if it flows for too long in an inclined channel, in the upper part and coalesces. This would reduce the mass transfer area in a column with only built-in elements equipped with intermediate plates.
The invention has for its object to form the mass transfer part of columns in which the methods specified in the preamble of claim 1 are to be carried out in such a way that both a good transverse distribution
the disperse phase over the column cross-section, coalescence and redispersion of the bubbles or droplets of the disperse phase is achieved and undesired backmixing of the continuous phase over the column height is avoided.
Furthermore, the effort for the initial distribution of the disperse phase with a distributor should be kept low, which requires an efficient transverse distribution in the installation elements.
This object is achieved according to the invention in that two different configurations of built-in elements are used in the column, a first configuration consisting exclusively of corrugated fins, the corrugations enclosing an angle with respect to the column axis and the corrugations of adjacent segments intersecting and a second embodiment , which has both fins, the corrugations of which form an angle with respect to the column axis, as well as flat intermediate plates of the same area size as the corrugated fins.
According to one embodiment, which is particularly suitable for smaller columns, the second embodiment of the built-in elements consists of fins with intersecting corrugations, a flat intermediate plate being arranged between two adjacent fins and the elements being arranged one above the other with a fin direction rotated by 90 ".
For columns with a larger diameter, it is particularly advantageous to design the second embodiment of the built-in elements in such a way that two groups of fins with a parallel corrugation direction are arranged with flat intermediate plates, the corrugations of one group intersecting with the corrugations of the other group .
The invention makes it possible to achieve the object described above with the aid of a combination of two designs of installation elements with different modes of operation. The built-in elements with intermediate plates serve for the transverse transport of the disperse phase and to suppress axial mixing, while the built-in elements without intermediate plates ensure the dispersion and the mass exchange.
The application of the invention to columns with large diameters is particularly advantageous. Since the height of a built-in element cannot be chosen arbitrarily large for manufacturing reasons, but the ratio of this height to the diameter of a built-in element is decisive for the transverse distribution of the disperse phase, several built-in elements of the second embodiment can be used in the same direction one above the other in the column.
The disperse phase can be applied to the lower or upper column cross-section using any distribution device.
In the case of a smaller column cross section, the disperse phase can, for example, be supplied in the form of a jet, while in the case of large column diameters it is expedient to use, for example, a tube distributor with perforations or a sieve plate.
However, for reasons of production, a distributor cannot be subdivided arbitrarily. It is therefore advantageous to use built-in elements in columns with a large diameter above or below the distribution device, as described in the characterizing part of claim 3.
This embodiment enables the range of the individual cross-flows to be determined in accordance with the desired cross-distribution in the mass transfer part of the column.
The invention is not tied to a specific sequence with regard to the arrangement of the two types of installation elements.
The arrangement of these various built-in elements can be adapted according to the process to be carried out in a column.
For example, it may be expedient or even necessary to arrange built-in elements not only at the entry of the disperse phase into the mass transfer part, but also in the area of the mass transfer part between the entry and exit of the two phases. This is advantageous if a new transverse distribution of the disperse phase appears to be necessary.
This eliminates the need for conventional intermediate collectors and distributors or strainer trays that limit the load, and the height of the mass transfer part can be considerably reduced under certain circumstances.
The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.
1 shows a schematic representation of a partial longitudinal section through a column with seven built-in elements, FIGS. 1a and 1b show enlarged partial cross sections through the built-in elements arranged in FIG. 1.
In FIG. 2, the lower part of a column is schematically shown in a partial longitudinal section with an embodiment of built-in elements that is variant to FIG. 1.
3, 4 and 5 show perspective representations of three different installation elements.
The section of a column 1 shown in FIG. 1 shows the installation of seven superimposed installation elements 2 and 3. The installation elements 2, as also shown in FIGS. 1 a and 3, are installation elements which are made of corrugated fins 2 'exist, the corrugations forming 2 "flow channels 2"' and between two corrugated slats 2 ', the corrugations 2 "of which cross, flat intermediate plates 21V are inserted.
In Fig. 3, the height of the installation element 2 is denoted by H and the diameter by D.
The installation elements 3, as also shown in FIG. 1b and FIG. 4, consist of corrugated lamellae 3 'with flow channels 3 "', the corrugations 3" of lamellae touching one another and thus being open to one another at the crossing points.
In the exemplary embodiment it is assumed that the disperse phase is lighter than the continuous phase and is therefore applied in a jet shape to the underside of the lowermost installation element 2 through a feed pipe 4.
In the lowest installation element 2, the disperse phase is distributed over the column cross section along parallel sections of the cylinder cross section. The distributed disperse phase then flows through the installation element 3 arranged above, in which an intensive material exchange takes place with the continuous, liquid phase flowing down the flow channels 3 ″.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, successive installation elements 2 and 3 are not rotated by 90 degrees with respect to one another, so that their lamellae lie in parallel planes.
A further installation element 2 is arranged above the second lowest installation element 3, the lamellae and intermediate plates of which are pivoted by 90 against the column axis, so that the disperse phase is distributed at right angles in parallel sections of the cylinder cross section to the transverse distribution in the second lowest installation element 3.
Assuming that the disperse phase is now uniformly distributed over the entire column cross-section to the required extent, further installation elements 3 are arranged above the second installation element 2, with adjacent installation elements 3 being pivoted by 90 "relative to one another. Should one or more times If the transverse distribution of the disperse phase is required before it emerges from column 1, further built-in elements 2 can be arranged in the mass transfer part.
The exemplary embodiment shown in FIG. 1, in which built-in elements 2 for transverse distribution are inserted in the mass transfer part of column 1, is particularly suitable, as mentioned above, for columns with a relatively small diameter.
2 shows the lower mass transfer section of a column 5 with seven built-in elements 6 with intermediate plates and with two built-in elements 3 without intermediate plates.
The lower four built-in elements 6 each consist of two groups 7 of lamellae 7 'with parallel corrugation direction with flat intermediate plates 7 ", the corrugations of one group intersecting with the corrugations of the adjacent group (see also FIG. 5).
In the exemplary embodiment, intermediate plates 7 ″ or
8 arranged; However, it should be pointed out that these intermediate plates 8 can also be omitted. Each group can also consist of more than two slats with parallel corrugation and intermediate plates. This depends on the desired range in which a transverse distribution of the disperse phase takes place in one direction and is selected depending on the column diameter or on the design of the distributor 9, which in the exemplary embodiment is designed as a pipe distributor with perforations 9 '. For cost reasons, the perforations cannot be made at arbitrarily small intervals.
In addition, a uniform loading of all distribution holes can only be achieved if there is a corresponding drop in pressure above the outlet openings, the resulting increased outlet velocity of the disperse phase causing undesirable fine droplets to arise.
In the exemplary embodiment, two built-in elements 6 are each arranged in the lower mass transfer section of column 5 such that the fins or intermediate plates lie in the same plane, so that the flow channels of the two built-in elements merge into one another almost continuously.
This ensures that a good transverse distribution of the disperse phase over the column cross section is achieved, and that the individual built-in elements 6 can be made from a height that is still cheap to manufacture.
If the ribbing direction of the lamellas were not the same in pairs, but individually offset from one another, the manufacturing tolerance of the elements would mean that if the layers were offset, the original transverse transport direction from the bottom element would not be retained, but would point in the opposite direction according to the ribbing direction.
The two built-in elements arranged above the two lowest built-in elements 6 are designed analogously, but pivoted through an angle of 90 "with respect to the lowermost pair.
A fifth upper installation element 6 is shown in FIG. 2. In the area above the mass transfer part of column 5, two built-in elements 3 without intermediate plates, as shown in FIGS. 1 and 3, are arranged analogously to FIG. 1, the two built-in elements 3 being pivoted by 90 "relative to one another.
In the area above the mass transfer part there are two installation elements 6 pivoted relative to one another by 90 ″, in which a renewed cross-mixing of the disperse phase is brought about.
As already mentioned above, the invention encompasses all possible combinations of the two built-in elements defined in claim 1 in the mass transfer part of a column, in which processes as specified in the preamble of claim 1 are to be carried out.