CS250270B1 - Uspořádaná výplň kolon pro difúzní a tepelné procesy - Google Patents

Abstract

Předmětem řešení je uspořádaná výplň kolon pro difúzní a tepelné procesy, tvořená soustavou střídavě orientovaných ploch, vzájemně vymezujících mezi svisle uloženými vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, klikatě probíhající kanály, zprostředkující průtočné spojení mezi horní a spodní částí kolony. Účelem řešení je vytvoření výplně umožňující velký výkon kolony při relativně nízkých nákladech na materiál pro zhotovení výplně. Uvedeného účelu je dosaženo tak, že mezi deskami (1) jsou upraveny řady pásků (3) střídavě lomeného tvaru, uspořádaných za sebou v pravidelných rozestupech, orientovaných příčně k deskám (1) pod úhlem od 30° do 90° a majících celkový sklon ke svislici od 0° do 45°. Materiál pro pásky (3) se volí tak, aby měl dobré kapilární vlastnosti a může jím být například skleněná tkanina. Řešení je využitelné při všech procesech, kde dochází k výměně hmoty a tepla mezi kapalnou a plynnou fází, například cestou destilace nebo absorpce, nebo mezi dvěma kapalinami, například extrakcí.

Description

Vynález se týká uspořádané výplně kolon pro difúzní a tepelné procesy, na kterých lze vyměňovat hmotu a teplo mezi kapalnou a plynnou fází, například cestou destilace nebo absorpce, nebo mezi dvěma kapalinami, například extrakcí.

Výplně kolon, používaných pro uvedené účely, jsou bud neuspořádané, tj. volně sypané, nebo uspořádané, kde jednotlivé elementy nebo celé části elementů se skládají do předem stanoveného geometrického tvaru. Z mnoha druhů uspořádaných výplní jsou z hlediska účinnosti a spotřeby energie zvláště výhodné ty, které jsou tvořeny soustavou střídavě orientovaných ploch, vymezujících mezi svisle uloženými vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, klikatě probíhající kanály, které zprostředkují průtočné spojení mezi horní a spodní částí kolony. Soustavy střídavě orientovaných ploch jsou obvykle vytvářeny jako různě tvarované mezistěny, jejichž základním materiálem je plech, perforovaný plech, tahokov, kovová síťovina nebo pletenina, případně též keramická hmota. Nevýhodou uvedených vý; plní jsou značné náklady na jejich výrobu, zejména u kovových materiálů, které s ohledem na čistotu prostředí kolony a protikorozní požadavky obsahují značný podíl drahých legujících prvků.

Odstranění těchto nevýhod řeší vynález, jehož podstata spočívá v tom, že mezi svisle uloženými, vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, jsou upraveny řady pásků střídavě lomeného tvaru, uspořádaných za sebou v pravidelných rozestupech, orientovaných příčně k deskám pod úhlem od 30° do 90° a majících celkový sklon ke svislici od 0° do 45°.

Ve výhodném provedení je na každé straně deslky upravena jedna řada pásků, jejichž jedna hraba se dotýká plochy desky a druhá hrana protilehlého pásku sousední desky, přičemž každý úsek pásku mezi dvěma jeho Ohyby se vzájemně 'kříží s jedním z úseků protilehlého pásku. K uchycení pásků slouží upevňovací elementy, upravené v místech ohybů pásků, například jazýčky, tvořené prostřihy a svírající s ní úhel od 30° do 90°. Šířka pásků je s výhodou zvolena tak, že vzdálenost mezi dvěma sousedními deskami je menší než dvojnásobná šířka pásku. Pásky mohou tvořit souvislý pás, který přechází přes výřezy v horní a dolní hraně desky střídavě z jedné její strany na druhou. Jako materiál pásků může sloužit skleněná tkanina nebo jiná látka s dobrými kapilárními vlastnostmi. Vzájemná poloha desek je zajištěna výztuhami, opatřenými vnitřními štěrbinami, které zapadají do odpovídajících vnějších štěrbin na horních a dolních hranách desky.

Na rozdíl od známých řešení umožňuje 'vynález vytvoření náplní kolon z levných materiálů o nízké hmotnosti, například ze skleněné tkaniny, což výrazně snižuje náklady na jejich výrobu. Velký objem výplně příznivě ovlivňuje výkon kolony a snížení tlakových ztrát, které je podmínkou pro použití výplně při vakuových procesech. Uspořádání pásků a jejich tvar zaručují velký měrný povrch výplně a výhodný rozvod kapaliny, zvláště při použití materiálů s dobrými kapilárními vlastnostmi.

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad uspořádané výplně kolony podle vynálezu, kde představuje obr. 1 část výplně v axonometrickém pohledu, obr. 2 desku s pásky v nárysu, obr. 3 část výplně v bokorysu! a obr. 4 uspořádání výztuh horní části výplně v axonometrickém pohledu.

Jak je zřejmé z obr. 1, 2 a 3, skládá se výplň podle vynálezu ze svisle uložených vzájemně rovnoběžných desek 1, umístěných za sebou v pravidelných rozestupech a dále ze svisle uložených vzájemně rovnoběžných pásků 3 střídavě lomeného tvaru, umístěných kolmo k deskám 1. Pásky 3 jsou uspořádány v řadách, přičemž na každé straně desky je upravena vždy jedna řada pásků 3. Jedna hrana pásků 3 každé řady se vždy dotýká po celé své délce plochy desky 1 a druhá hrany protilehlého pásku 3 sousední desky 1, přičemž každý úsek 7 pásku 3 mezi jeho dvěma ohyby 8 se vzájemně kříží s jedním z úseků 7 protilehlého pásku 3. Křížení pásků 3 je zřejmé z obr. 2, kde jedna řada pásků 3 je znázorněna plnou a druhá řada přerušovanou čarou. Upevňovací elementy pásků 3 jsou jazýčky 2, tvořené průstřihy desky 1 a vyhnuté kolmo k její rovině. Jazýčky 2 jsou uspořádány vedle sebe vždy ve dvou vodorovných řadách nad sebou, přičemž jazýčky 2 vyšší řady jsou upraveny na jedné a jazýčky 2 nižší řady na druhé straně desky 1. Dvojice řad jazýčků 2 jsou uspořádány ve stejných rozestupech po celé výšce desky 1. Pásky 3 jsou k jazýčkům 2 uchyceny tak, že na ně dosedají vnitřními stranami svých ohybů 8, přičemž svými horními a dolními konci jsou uchyceny k jazýčkům 3 nejvýše a nejníže položené řady. Vzájemná poloha desek 1 je zajištěna výztuhami 4 ve tvaru svisle uložených rovných pruhů, upravených kolmo k plochám desek 1 a opatřených vnitřními štěrbinami 5, které zapadají do odpovídajících vnějších štěrbin 6 na horních a dolních hranách desky 1.

Během provozu kolony dopadají kapky zpracovávané kapaliny, vycházející z neznázorněného rozdělovače, na plochy pásků 3 a desek 1. V důsledku uspořádání výplně dopadají kapky kapaliny z rozdělovače vždy na některý z pásků 3 nebo na desku 1, po které kapalina steče a dostane se opět do styku s páskem 3, který se dotýká příslušné desky 1. Při stékání po plochách desek 1 a plochách pásků 3, které jsou vlivem kapilarity smáčeny z obou stran, se kapalina dostává do styku s plynem, proudícím kaná250270 ly výplně zespodu směrem nahoru. Tím, že kanály výplně vymezené pásky 3 jsou lomené, dochází v místech ohybů 8 pásků 3 k turbulenci plynné fáze a promíchávání kapaliny na páscích 3 i mezi nimi a k přestupu tepla a hmoty mezi fázemi.

Místo celkově vertikálního uložení mohou být pásky 3 uloženy též se sklonem ke svislici v rozmezí od 0° do 45°. Desky 1 a pásky 3 mohou být též k sobě skloněny tak, že jednotlivé úseky 7 pásků 3 svírají s rovinou desky úhly v rozmezí od 30° do 90°. Úklon úseků 7 pásků 3 je docílen obdobným úklonem jazýčků 2 vzhledem k rovině desky 1 v rozmezí od 30° do 90°. Jednotlivé pásky 3 mohou být uspořádány do souvislého pásu, který přechází přes výřezy v horní a dolní hraně desky 1 střídavě z jedné její strany na druhou. Konce 'pásu jsou uchyceny na jazýčcích 2 spodních řad na obou stranách desky 1. Materiál pásků 3 se volí tak, aby jeho kapilární vlastnosti zaručovaly rovnoměrné smáčení pásků 3, které je hlavním předpokladem dobré dělicí schopnosti výplně. Tomuto účelu vyhovuje zejména skleněná tkanina, která se navíc vyznačuje nízkou hmotností. Tloušťka pásků 3 se volí co nejmenší, aby hmotnost výplně byla co nejvíce snížena. Aby bylo dosaženo co nejtěsnějšího styku mezi deskami 1 a pásky 3, volí se šířka pásků 3 tak, že její dvojnásobek přesahuje vzdálenost mezi dvěma deskami 1.

Materiálem desek 1 může být kov, keramika nebo sklo. Jejich tloušťka vzhledem k jejich nevelkému zatížení může být relativně malá, například u ocelí 0,3 až 0,5 mm. Pro docílení zvýšeného turbulentního míchání kapaliny mohou být v deskách vytvořeny vodorovné výřezy nebo vylisovány vodorovné vlnky v řadách nad sebou a vedle sebe tak, aby ve vodorovném směru byly přesazeny.

U menších průměrů kolon je výplň tvořena svazkem desek 1 a. pásků 3. U větších průměrů jsou desky 1 a pásky 3 seřazeny do bloků, kterými se vyplní prostor kolony. Rozměry bloků jsou přitom voleny tak, aby prošly průlezy do kolony. Výztuhy 4 jsou pak podle okolností uspořádány buď po celé šířce svazku nebo po celé šířce bloku. Vzhledem k tomu, že desky 1 mají omezenou výšku, ukládají se jednotlivé vrstvy tvořené řadou desek 1 nad sebou, přičemž jsou vzá' jemně pootočeny, například o 45° nebo 90°.

Přesto, že výplň v popsaném provedení je určena především pro uskutečňování procesů spojených se stykem kapaliny s plynem, může být též použita u procesů, kde se stýká kapalina s kapalinou.

Claims (8)

1. PŘEDMĚT

   1. Uspořádaná výplň kolon pro difúzní a a tepelné procesy, tvořené soustavou střídavě orientovaných ploch, vzájemně vymezujících mezi svisle uloženými vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, klikatě probíhající kanály, zprostředkující průtočné spojení mezi horní a spodní částí kolony, vyznačené tím, že mezi deskami (lj jsou upraveny řady pádků (3) střídavě lomeného tvaru, uspořádaných za sebou v pravidelných rozestupech, orientovaných příčně k deskám (lj pod úhlem od 30° do 90° a majících celkový sklon ke svislici od 0° do 45°.
2. 2. Uspořádaná výplň kolon podle bodu 1, vyznačená tím, že na každé straně desky (1) je upravena jedna řada pásků (3), jejichž jedna hrana se dotýká plochy desky (lj a druhá hrana hrany protilehlého pásku (3) sousední desky (lj, přičemž každý úsek (7J pásku (3) mezi dvěma jeho ohyby (8) se vzájemně kříží s jedním z úseků (8) protilehlého pásku (3).
3. 3. Uspořádaná výplň kolon podle bodu 1 nebo 2, vyznačená tím, že pásky (3) jsou

   VYNÁLEZU uchyceny k desce (1) upevňovacími elementy, upravenými na desce (1) v místech ohybů (8J pásků (3).
4. 4. Uspořádaná výplň kolon podle bodu 3, vyznačená tím, že upevňovacími elementy jsou jazýčky (2), tvořené prostřihy desky (lj a svírající s ní úhel od 30° do 90°.
5. 5. Uspořádaná výplň kolton podle bodů 2 až 4, vyznačená tím, že vzdálenost mezi dvěma sousedními deskami (1) je menší než dvojnásobná šířka pásku (3).
6. 6. Uspořádaná výplň kolon podle hodů 1 až 5, vyznačená tím, že pásky (3) tvoří souvislý pás, který přechází přes výřezy v horní a dolní hraně desky (lj střídavě z jedné její strany na druhou.
7. 7. Uspořádaná výplň kolon podle bodů 1 až 6, vyznačená tím, že pásky (3) jsou vytvořeny ze skleněné tkaniny.
8. 8. Uspořádaná výplň kolon podle bodů 1 až 7, vyznačená tím, že příčně k deskám (lj jsou upraveny výztuhy (4), opatřené vnitřními štěrbinami (5), které zapadají do odpovídajících vnějších štěrbin (6) na horních a dolních hranách desek (1).