CS269202B1 - Uspořádaná výplň kolon - Google Patents

Abstract

Výplň sestává z většího počtu vodorovných vrstev, které vyplňují celý průřez kolony a jsou uloženy nad sebou tak, že sousední vrstvy jsou vždy navzá­ jem pootočeny o 90°. Ve vrstvách se stří­ dají svislé nosné stěny z tuhého materiá­ lu s kapilárními stěnami z poddajného materiálu, vykazujícího dobré kapilární vlastnosti. Příkladem materiálu pro nosné stěny je kovový plech, příkladem materiálu pro kapilární stěny sklotextil. Nosné stě­ ny jsou opatřeny po obou stranách vyhnutý­ mi lamelami, vylisovanými v řadách vedle sebe a nad sebou z materiálu stěny. Kapilární stěny jsou vždy sevřeny mezi lamelami sousedních nosných stěn. Lamely svírají se svislici ostrý úhel a s povrchem nosné stěny úhel ostrý až pravý. Podobně také lamely po obou stranách nosné stěny svírají navzájem úhel ostrý až pravý. Pro účely montážní se větší počet nosných a kapilárních stěn pomocí šroubů a matic stahuje do segmentů, které se ukládají po průřezu kolony do vodorovných vrstev.

Description

CS 269202 BCL 1

Vynález se týká uspořádané nebo jinak také orientované výplně kolon, určené jakovnitřní vybavení aparátů pro difuzní pochody, jako jsou rektiíikace, absorpce, praníplynu nebo procesy přímé výměny tepla, pří kterých dochází k přímému styku kapalné aplynné fáze.

Pro shora uvedené difuzní pochody se dříve užívaly převážně sypané, neuspořádanévýplně. Tyto výplně jsou však v posledních letech stále více nahrazovány výplněmiuspořádanými, které dík svému organizovanému uspořádání vykazují vyšší výkony při zvý-šené účinnosti, větším pracovním rozsahu a menších tlakových ztrátách.

Nejznámější ze skupiny uspořádaných výplní je výplň Mellapak fy Sulzer. Výplňsestává z bloků tvořených svislými plechy, které jsou varhánkovitě prohnuty šikmo kesvislici. jednotlivé plechy jsou kladeny svisle vedle sebe tak, že se jejich vlny na-vzájem kříží. Základní plech je v pravidelných trojúhelníkových roztečích po celé plo-še perforován, aby kapalina mohla přecházet z jedné strany plechu na druhou. Celá plo-cha plechu je nadto drobně příčně zvlněna, aby se zvýšila její smáčivost vůči kapalině.Plechy se stahují šrouby do segmentů, které se kladou vedle sebe do vodorovných vrsteva ve vrstvách nad sebe, až se vyplní celý objem, který je třeba zaplnit. Oalší typyvýplní, založené na stejném principu, užívají různých obměn v perforacích základníhoplechu nebo v provedení vln, které nemusí být přímé, ale mohou být provedeny do oblou-ků, atp.

Dalším příkladem uspořádané výplně je výplň Rombopak fy Kuhni. Tato výplň se výraz-ně odlišuje od předchozí výplně. 3e vytvořena ze zvlněných pásků z perforovaného plecho-vého materiálu, které jsou kladeny vodorovně na sebe tak, aby se stýkaly vždy vrcholysousedních pásků. Pásky jsou kladeny na sebe a vedle sebe do řad a vrstev tak dlouho,až se vyplní potřebný objem. Při pohledu z boku má takto uspořádaná výplň tvar kosočtve-rečné struktury, její přednosti je dobrá přerozdělovací schopnost vůči kapalině. Kroměpopsaných nejvýraznějších typů uspořádaných výplní existuje ještě celá řada dalšíchvýplní, které jsou zčásti obměnou obou předchozích výplní, zčásti představují nezávisléřešení, většinou však jen řídce používané.

Společnou nevýhodou většiny známých výplní je okolnost, že se při nich jako základ-ního materiálu používá kovu, a to ve formě velmi tenkých plechů, zhotovených většinouz vysoce legovaných materiá'lú, které vůči kapalinám vykazuji velké povrchové napětí.Důsledkem toho je, že se kov nikdy úplně nezkropí a vytvářejí se suchá místa, kterásnižují přestupný povrch pro procesy výměny tepla a hmoty.

Posledně popsané nedostatky jsou odstraněny u uspořádané výplně kolon podle vy-nálezu, která sestává z vodorovných vrstev, které vyplňují celý průřez kolony a jsouuloženy nad sebou v poloze, při které sousední vrstvy jsou vždy pootočeny o úhel 90°,přičemž každá z vrstev je vytvořena ze svislých stěn. Podstata této výplně spočívá v'tom, že ve vrstvách se střídají nosné stěny, vytvořené z tuhého materiálu, s kapilár-ními stěnami vytvořenými z poddajného materiálu s kapilárními vlastnostmi. Nosné stěnyjsou opatřeny oboustranně vyhnutými lamelami, provedenými z materiálu nosné stěny, akapilární stěny jsou sevřeny mezi lamelami sousedních nosných stěn. Lamely přitom sví-rají se svislici ostrý úhel a s plochou nosné stěny úhel ostrý až pravý, lamely naopačných stranách nosné stěny svírají navzájem úhel ostrý až pravý. V optimálním pří-padě jsou nosné stěny zhotoveny z kovového plechu a kapilární stěny ze sklotextilu.

Hlavní předností nového uspořádání výplně diíuzních kolon podle vynálezu je, žese podstatně sníží spotřeba kovu, který se nahradí nekovovým materiálem s dobrými kapi-lárními vlastnostmi. Vzhledem k tomu, že uspořádané výplně popsaného uspořádání se uží-vají vesměs v silně korozních podmínkách, je zřejmé, že použité nerezové materiály musíbýt velmi kvalitní a tedy nákladné. Sklotextil nebo jim podobné materiály, které vyka-zují dostatečně vysokou odolnost proti korozím i vysokým.teplotám, jsou naproti tomu CS 269202 B1 podstatné levnější. Přitom kapilární vlastnosti moderních sklotextilnich pláten jsou takvynikající, že dodávají uspořádané výplni v provedení podle vynálezu vlastnosti známýchvýplní, která se zhotovují z velmi jemných kovových sítí o tloušíce drátu 0,2 mm a jsoutedy několikanásobné dražší. Příkladné provedení uspořádané výplně kolon podle vynálezu je znázorněné na připo-jeném výkrese, kde na obr. 1 je svislý řez částí kolony s několika nad sebou uspořádanýmivodorovnými vrstvami, na obr. 2 je příčný řez kolonou podle obr. 1, a to zčásti rovinouA-A, zčásti rovinou 0-B, na obr. 3 je v axonometrickém pohledu detail provedení nosnéstěny, na obr. A je v axonometrickém pohledu detail provedení kapilární stěny, na Obr.5'je"V~příčnéin řezu třemi nosnými stěnami detail uchycení kapilární stěny mezi lamelaminoanó stěny, na obr.6 je pohled x boku na' schematické rozložení příných’kanálů výplnía ne obr.7 je pohled z boku no schematické uspořádání lomených kanálů pro ply.n.

Na obr. 1 je ve svislém řezu částí kolony znázorněn plášt £ kolony, nosný rošt 2a tři nad sebou uložené vodorovné vrstvy 3, Nejnižší vrstva 2 spočívá na nosném roštu 2,další vrstvy jsou na spodní vrstvě uloženy tak, že sousední vrstvy jsou vždy pootočenyo 90°,

Na obr. 2 je znázorněn svazek nosných stěn £, proložených kapilárními stěnami &

Nosné stěny £ jsou opatřeny lamelami 5, které jsou vytvořeny z materiálu stěny vyseknu-tím a vyhnutím, a to střídavě na obě strany. Pro usnadnění manipulace a montáže je vždyvětší počet stěn £ a 6 pomocí šroubů 7_ a matic G, stáhnut do segmentů. Segmenty se kladouvedle sebe a za sebou po celém průřezu kolony tak,· aby vytvořily souvislou vodorovnouvrstvu 3.

Na obr. 3 je v detailním pohledu na část nosné stěny 2 znázorněno vytvoření lamel 5.Lamely 2 v jedné vodorovné řadě jsou vyhnuty vždy střídavě na jednu a druhou stranu stěnytak, že navzájem svírají ostrý úhel. V sousedních řadách je směr vyhnutí vždy opačný. Splochou nosné stěny £ svírají přitom lamely 2 ve znázorněném provedení přibližně úhel 90°.Otvory které v nosné stěně vznikly vylisováním a vyhnutím lamel 5, slouží k přestu-pu páry či plynu a k vzájemnému promísení proudů postupujících svslými kanálky 11, Pře-rušované provedení lamel 2 napomáhá přitom v průběhu procesu výměny tepla a hmoty k žádou-címu promíchání plynu či páry.

Obr. 4 představuje v axonometrickém pohledu natvarovanou kapilární stěnu 6 tak, jakje napnuta mezi lamelami 2 sousedních nosných stěn 4, Kapilární stěna 6 je ve znázorněnémprovedení opatřena kruhovými otvory 9, které umožňují prostup kapaliny. Tyto otvory všaknejsou nezbytné.

Na obr. 5 až 7 je znázorněn tvar kanálů 11 vymezených mezi sousedními nosnými stě-nami £. Kanály 11 mohou být buď rovné, jak je patrno z obr. 5 a 6, anebo lomené, jakje znázorněno na obr. 7. Poloha lamel 2 na jedné nebo druhé straně nosných stěn £ je vy-znaněena plnými, čárkovanými a čerchovanými čarami. Přitom jak v obr. 1, tak i v obr. 5až 7 je znázorněno provedení, při kterém každá druhá nosná stěna £ je otočena o ΙΘΟθ anavíc ještě posunuta o polovinu rozteče lamel 5. Toto uspořádání je výhodnější než pro-vedení, při kterém všechny nosné stěny £ jsou orientovány shodně, protože v tomto posled-ním případě se vzdálenost sousedních nosných stěn £ i velikost svislých kanálů 11 zdvoj-násobí.

Claims (3)

1. CS 269202 KL 3 Z popisu i připojených vyobrazení je zřejmo, že struktura uspořádané výplně podlevynálezu je značně složitá, protože kromě funkčních otvorů a výstupků musí být výplňopatřena i otvory pro sešroubování segmentů, výztuhami, atp. Navzdory tomu jsou výrobanosných stěn i montáž výplně zcela nenáročné. Při montáži segmentů se kapilární stěnavýplně vine vždy v nepřetržitém pásu sem a tam kolem nosných stěn, aby spojů bylo conejméně. Pokud se spoje dělají, potom zešikmeně podél kanálů nosných stěn. Provedení uspořádané výplně podle vynálezu není ovšem omezeno jen na řešení zná-zorněné na výkrese nebo popsané v předchozí části přihlášky. Místo plechů z nerezovýchocelí je kupříkladu možno pro vytvoření nosných stěn použít i hliníku, monelu, keramickéhmoty atp. Podobně také je možno pro vytvoření kapilárních stěn použít i jiného materiá-lu než sklotextilu, například textilu v případech absorpčních procesů, třebaže toto pro-vedení je méně výhodné. Také lamely mohou svírat se svislou rovinou jiný úhel, než jakýje znázorněn na výkrese, a také úhel, který svírají s plochou nosných stěn, může býtmenší než 90θ. Plocha nosných stěn může být nadto po obou stranách stěn jemně drážkována,aby se zvětšil rozdělovači účinek vůči kapalině. P fi E D M É T VYNÁLEZU'

   1. Uspořádaná výplň kolon pro difuzní pochody, sestávající z vodorovných vrstev, kterévyplňují celý průřez kolony a jsou uloženy nad sebou v poloze, při které sousednívrstvy jsou vždy pootočeny o úhel 90θ, přičemž každá z vrstev je vytvořena ze svis-lých stěn, vyznačující se tím, že ve vrstvách (3) se střídají nosné stěny (4), vytvo-řené z tuhého materiálu, s kapilárními stěnami (6), vytvořenými z poddajného materiá-lu s kapilárními vlastnostmi, přičemž nosné stěny (4) jsou opatřeny oboustranně vy-hnutými lamelami (5)provedenými z materiálu nosné stěny (4), a kapilární stěny (6)jsou sevřeny mezi lamelami (5) sousedních nosných stěn (4), a přičemž dále lamely (5)svírají se svislicí ostrý úhel a a plochou nosné stěny (4) úhel ostrý až pravý a laměly (5) na opačných stranách nosné stěny (4) svírají navzájem úhel ostrý až pravý.
2. 2. Uspořádaná výplň podle bodu 1, vyznačující se tím, že nosné stěny (4) jsou zhotove-ny z kovového plechu.
3. 3. Uspořádaná výplň podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že kapilární stěny (6) jsouzhotoveny ze sklotextilu. 3 výkresy