CS269202B1

CS269202B1 - Arranged column filler

Info

Publication number: CS269202B1
Application number: CS881101A
Authority: CS
Inventors: Vlastimil Ing Braun
Original assignee: Braun Vlastimil
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS110188A1

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.The packing consists of a number of horizontal layers that fill the entire cross-section of the column and are placed one above the other in such a way that adjacent layers are always rotated by 90° to each other. In the layers, vertical supporting walls made of rigid material alternate with capillary walls made of flexible material that exhibits good capillary properties. An example of a material for supporting walls is sheet metal, an example of a material for capillary walls is glass textile. The supporting walls are provided with bent lamellas on both sides, pressed in rows next to each other and one above the other from the wall material. The capillary walls are always clamped between the lamellas of adjacent supporting walls. The lamellas form an acute angle with the vertical and an acute to right angle with the surface of the supporting wall. Similarly, the lamellas on both sides of the supporting wall form an acute to right angle with each other. For assembly purposes, a larger number of supporting and capillary walls are pulled together into segments using bolts and nuts, which are laid in horizontal layers along the column cross-section.

Description

Vynález se týká uspořádané nebo jinak také orientované výplně kolon, určené jako vnitřní vybavení aparátů pro difuzní pochody, jako jsou rektifikace, absorpce, praní plynu nebo procesy přímé výměny tepla, při kterých dochází k přímému styku kapalné a plynné fáze.The invention relates to an arranged or otherwise oriented column packing intended as internal equipment for apparatuses for diffusion processes, such as rectification, absorption, gas scrubbing or direct heat exchange processes, in which direct contact of the liquid and gas phases occurs.

Pro shora uvedené difuzní pochody se dříve užívaly převážně sypané, neuspořádané výplně. Tyto výplně jsou však v posledních letech stále více nahrazovány výplněmi uspořádanými, které dík svému organizovanému uspořádání vykazují vyšší výkony při zvýšené účinnosti, větším pracovním rozsahu a menších tlakových ztrátách.Previously, loose, disordered packings were mainly used for the above-mentioned diffusion processes. However, in recent years, these packings have been increasingly replaced by ordered packings, which, thanks to their organized arrangement, show higher performance with increased efficiency, a larger working range and lower pressure losses.

Nejznámější ze skupiny uspořádaných výplní je výplň Mellapak fy Sulzer. Výplň sestává z bloků tvořených svislými plechy, které jsou varhánkovitě prohnuty šikmo ke svislici. jednotlivé plechy jsou kladeny svisle vedle sebe tak, že se jejich vlny navzájem kříží. Základní plech je v pravidelných trojúhelníkových roztečích po celé ploše perforován, aby kapalina mohla přecházet z jedné strany plechu na druhou. Celá plocha 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 vrstev a ve vrstvách nad sebe, až se vyplní celý objem, který je třeba zaplnit. Další typy výplní, založené na stejném principu, užívají různých obměn v perforacích základního plechu nebo v provedení vln, které nemusí být přímé, ale mohou být provedeny do oblouků, atp.The best known of the group of arranged fillings is the Mellapak filling from Sulzer. The filling consists of blocks made of vertical sheets, which are bent obliquely to the vertical in an organ-like manner. The individual sheets are placed vertically next to each other so that their waves cross each other. The base sheet is perforated at regular triangular intervals over the entire surface so that the liquid can pass from one side of the sheet to the other. The entire surface of the sheet is also slightly transversely corrugated to increase its wettability to the liquid. The sheets are screwed together into segments, which are placed next to each other in horizontal layers and in layers above each other until the entire volume that needs to be filled is filled. Other types of fillings, based on the same principle, use various variations in the perforations of the base sheet or in the design of the waves, which do not have to be straight, but can be made into arches, etc.

Dalším příkladem uspořádané výplně je výplň Rombopak fy Kuhni. Tato výplň se výrazně odlišuje od předchozí výplně. Je vytvořena ze zvlněných pásků z perforovaného plechového materiálu, které jsou kladeny vodorovně na sebe tak, aby se stýkaly vždy vrcholy sousedních 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 kosočtverečné struktury. Její předností je dobrá přerozdělovací schopnost vůči kapalině. Kromě popsaných nejvýraznějších typů uspořádaných výplní existuje ještě celá řada dalších výplní, které jsou zčásti obměnou obou předchozích výplní, zčásti představují nezávislé řešení, většinou však jen řídce používané.Another example of an arranged filling is the Rombopak filling from Kuhni. This filling differs significantly from the previous filling. It is made of corrugated strips of perforated sheet material, which are placed horizontally on top of each other so that the tops of adjacent strips always meet. The strips are placed on top of each other and next to each other in rows and layers until the required volume is filled. When viewed from the side, the filling arranged in this way has the shape of a rhombus structure. Its advantage is its good redistribution ability towards the liquid. In addition to the most prominent types of arranged filling described, there are a number of other fillings, which are partly a variation of the two previous fillings, partly represent independent solutions, but are mostly only rarely used.

Společnou nevýhodou většiny známých výplní je okolnost, že se při nich jako základního materiálu používá kovu, a to ve formě velmi tenkých plechů, zhotovených většinou z vysoce legovaných materiá'lů, které vůči kapalinám vykazují velké povrchové napětí. ' Důsledkem toho je, že se kov nikdy úplně nezkropí a vytvářejí se suchá místa, která snižují přestupný povrch pro procesy výměny tepla a hmoty.A common disadvantage of most known fillings is the fact that they use metal as the base material, in the form of very thin sheets, mostly made of high-alloy materials, which exhibit high surface tension with respect to liquids. The result is that the metal is never completely sprayed and dry spots are formed, which reduce the transfer surface for heat and mass exchange processes.

Posledně popsané nedostatky jsou odstraněny u uspořádané výplně kolon podle vynálezu, která sestává z vodorovných vrstev, které vyplňují celý průřez kolony a jsou uloženy 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 kapilárními stěnami vytvořenými z poddajného materiálu s kapilárními vlastnostmi. Nosné stěny jsou opatřeny oboustranně vyhnutými lamelami, provedenými z materiálu nosné stěny, a kapilární stěny jsou sevřeny mezi lamelami sousedních nosných stěn. Lamely přitom svírají se svislici ostrý úhel a s plochou nosné stěny úhel ostrý až pravý, lamely na opačných stranách nosné stěny svírají navzájem úhel ostrý až pravý. V optimálním případě jsou nosné stěny zhotoveny z kovového plechu a kapilární stěny ze sklotextilu.The last-described shortcomings are eliminated in the arranged column packing according to the invention, which consists of horizontal layers that fill the entire cross-section of the column and are placed one above the other in a position in which adjacent layers are always rotated by an angle of 90°, each of the layers being formed from vertical walls. The essence of this packing lies in the fact that in the layers, supporting walls made of a rigid material alternate with capillary walls made of a flexible material with capillary properties. The supporting walls are provided with lamellas bent on both sides, made of the material of the supporting wall, and the capillary walls are clamped between the lamellas of adjacent supporting walls. The lamellas form an acute angle with the vertical and an acute to right angle with the surface of the supporting wall, the lamellas on opposite sides of the supporting wall form an acute to right angle with each other. In the optimal case, the supporting walls are made of metal sheet and the capillary walls are made of glass textile.

. Hlavní předností nového uspořádání výplně difuzních kolon podle vynálezu jé, že se podstatně sníží spotřeba kovu, který se nahradí nekovovým materiálem s dobrými kapilárními vlastnostmi. Vzhledem k tomu, že uspořádané výplně popsaného uspořádání se užívají vesměs v silně korozních podmínkách, je zřejmé, že použité nerezové materiály musí být velmi kvalitní a tedy nákladné. Sklotextil nebo jim podobné materiály, které vykazují dostatečně vysokou odolnost proti korozím i vysokým.teplotám, jsou naproti tomu. The main advantage of the new arrangement of the diffusion column filling according to the invention is that the consumption of metal is significantly reduced, which is replaced by a non-metallic material with good capillary properties. Given that the arranged fillings of the described arrangement are generally used in highly corrosive conditions, it is obvious that the stainless steel materials used must be of very high quality and therefore expensive. Glass textiles or similar materials, which show sufficiently high resistance to corrosion and high temperatures, are, on the other hand,

CS 269202 Bl podstatné levnější. Přitom kapilární vlastnosti moderních sklotextilních pláten jsou tak vynikající, že dodávají uspořádané výplni v provedení podle vynálezu vlastnosti známých výplní, které se zhotovují z velmi jemných kovových sítí o tloušíce drátu 0,2 mm a jsou tedy několikanásobné dražší.CS 269202 Bl is significantly cheaper. At the same time, the capillary properties of modern glass textile fabrics are so excellent that they give the arranged filling in the embodiment according to the invention the properties of known fillings, which are made of very fine metal meshes with a wire thickness of 0.2 mm and are therefore several times more expensive.

Příkladné provedení uspořádané výplně kolon podle vynálezu je znázorněné na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je svislý řez částí kolony s několika nad sebou uspořádanými vodorovnými vrstvami, na obr. 2 je příčný řez kolonou podle obr. 1, a to zčásti rovinou A-A, zčásti rovinou 0-B, na obr. 3 je v axonometrickém pohledu detail provedení nosné stěny, na obr. 4 je v axonometrickém pohledu detail provedení kapilární stěny, na Obr.5 'jeV~příčnéni řezu třemi nosnými stěnami detail uchycení kapilární stěny mezi lamelami nosné stěny, na obr.6 je pohled x boku na'schematické rozložení přímých'kanálů výplní a ne obr.7 je pohled z boku no schematické uspořádání lomených kanálů pro plyn.An exemplary embodiment of the arranged column packing according to the invention is shown in the attached drawing, where Fig. 1 is a vertical section of a part of the column with several horizontal layers arranged one above the other, Fig. 2 is a cross-section of the column according to Fig. 1, partly along the plane A-A, partly along the plane 0-B, Fig. 3 is an axonometric view of a detail of the design of the supporting wall, Fig. 4 is an axonometric view of a detail of the design of the capillary wall, Fig. 5 is a cross-section through three supporting walls of a detail of the attachment of the capillary wall between the lamellae of the supporting wall, Fig. 6 is a side view of a schematic layout of the straight channels of the packing and Fig. 7 is a side view of a schematic arrangement of the angled channels for gas.

Na obr. 1 je ve svislém řezu částí kolony znázorněn plášt £ kolony, nosný rošt 2 a tří nad sebou uložené vodorovné vrstvy 3, Nejnižší vrstva 2 spočívá na nosném roštu £, další vrstvy jsou na spodní vrstvě uloženy tak, že sousední vrstvy jsou vždy pootočeny o 90°,Fig. 1 shows a vertical section of a part of the column, showing the column shell £, the support grid 2 and three horizontal layers 3 placed one above the other. The lowest layer 2 rests on the support grid £, the other layers are placed on the lower layer in such a way that the adjacent layers are always rotated by 90°.

Na obr. 2 je znázorněn svazek nosných stěn 4, proložených kapilárními stěnami £. Nosné stěny £ jsou opatřeny lamelami £, které jsou vytvořeny z materiálu stěny vyseknutím a vyhnutím, a to střídavě na obě strany. Pro usnadnění manipulace a montáže je vždy větší počet stěn 4 a 6 pomocí šroubů 2 ^a matic £ stáhnut do segmentu. Segmenty se kladou vedle sebe a za sebou po celém průřezu kolony tak,· aby vytvořily souvislou vodorovnou vrstvu 2·Fig. 2 shows a bundle of supporting walls 4, interspersed with capillary walls £. The supporting walls £ are provided with lamellas £, which are formed from the wall material by cutting and bending, alternately on both sides. To facilitate handling and assembly, a larger number of walls 4 and 6 are always pulled together into a segment using screws 2 ^and nuts £. The segments are placed next to each other and one behind the other over the entire cross-section of the column so that they form a continuous horizontal layer 2.

Na obr. 3 je v detailním pohledu na část nosné stěny £ znázorněno vytvoření lamel £. Lamely 2 v jedné vodorovné řadě jsou vyhnuty vždy střídavě na jednu a druhou stranu stěny tak, že navzájem svírají ostrý úhel. V sousedních řadách je směr vyhnutí vždy opačný. S plochou nosné stěny £ svírají přitom lamely £ ve znázorněném provedení přibližně úhel 90°. Otvory 10, které v nosné stěně vznikly vylisováním a vyhnutím lamel 5, slouží k přestupu páry či plynu a k vzájemnému promísení proudů postupujících svslými kanálky 11, Přerušované provedení lamel £ napomáhá přitom v průběhu procesu výměny tepla a hmoty k žádoucímu promíchání plynu či páry.Fig. 3 shows a detailed view of a part of the supporting wall £ showing the formation of the lamellas £. The lamellas 2 in one horizontal row are always bent alternately to one and the other side of the wall so that they form an acute angle with each other. In adjacent rows, the direction of bending is always opposite. In the illustrated embodiment, the lamellas £ form an angle of approximately 90° with the surface of the supporting wall £. The openings 10, which were created in the supporting wall by pressing and bending the lamellas 5, serve for the transfer of steam or gas and for the mutual mixing of the streams advancing through the vertical channels 11. The interrupted design of the lamellas £ helps in the process of heat and mass exchange to achieve the desired mixing of the gas or steam.

Obr. 4 představuje v axonometrickém pohledu natvarovanou kapilární stěnu £ tak, jak je napnuta mezi lamelami £ sousedních nosných stěn 4 Kapilární stěna 6 je ve znázorněném provedení opatřena kruhovými otvory 9, které umožňují prostup kapaliny. Tyto otvory však nejsou nezbytné.Fig. 4 shows in axonometric view the shaped capillary wall £ as it is stretched between the lamellae £ of the adjacent supporting walls 4. The capillary wall 6 in the illustrated embodiment is provided with circular openings 9 which allow the passage of liquid. However, these openings are not necessary.

Na obr. 5 až 7 je znázorněn tvar kanálů 11 vymezených mezi sousedními nosnými stěnami £. Kanály 11 mohou být buď rovné, jak je patrno z obr. 5 a 6, anebo lomené, jak je znázorněno na obr. 7. Poloha lamel £ na jedné nebo druhé straně nosných stěn £ je vyznančena plnými, čárkovanými a čerchovanými čarami. Přitom jak v obr. 1, tak i v obr. 5 až 7 je znázorněno provedení, při kterém každá druhá nosná stěna £ jo otočena o ΙΘΟθ a navíc ještě posunuta o polovinu rozteče lamel 5. Toto uspořádání je výhodnější než provedení, při kterém všechny nosné stěny £ jsou orientovány shodně, protože v tomto posledním případě se vzdálenost sousedních nosných stěn £ i velikost svislých kanálů 11 zdvojnásobí.Fig. 5 to 7 shows the shape of the channels 11 defined between adjacent supporting walls £. The channels 11 can be either straight, as can be seen from Fig. 5 and 6, or angled, as shown in Fig. 7. The position of the slats £ on one or the other side of the supporting walls £ is indicated by solid, dashed and dotted lines. In both Fig. 1 and Fig. 5 to 7, an embodiment is shown in which every second supporting wall £ is rotated by ΙΘΟθ and, in addition, shifted by half the spacing of the slats 5. This arrangement is more advantageous than an embodiment in which all the supporting walls £ are oriented identically, because in this latter case the distance between adjacent supporting walls £ and the size of the vertical channels 11 are doubled.

CS 269202 KLCS 269202 KL

Z popisu i připojených vyobrazení je zřejmo, že struktura uspořádané výplně podle vynálezu je značně složitá, protože kromě funkčních otvorů a výstupků musí být výplň opatřena i otvory pro sešroubování segmentů, výztuhami, atp. Navzdory tomu jsou výroba nosných stěn i montáž výplně zcela nenáročné. Při montáži segmentů se kapilární stěna .výplně vine vždy v nepřetržitém pásu sem a tam kolem nosných stěn, aby spojů bylo co nejméně. Pokud se spoje dělají, potom zešikmeně podél kanálů nosných stěn.From the description and the attached illustrations it is clear that the structure of the arranged filling according to the invention is quite complex, because in addition to functional holes and protrusions the filling must also be provided with holes for screwing the segments together, stiffeners, etc. Despite this, the production of the load-bearing walls and the installation of the filling are quite simple. When assembling the segments, the capillary wall of the filling always winds in a continuous strip back and forth around the load-bearing walls, so that there are as few joints as possible. If joints are made, then they are made obliquely along the channels of the load-bearing walls.

Provedení uspořádané výplně podle vynálezu není ovšem omezeno jen na řešení znázorněné na výkrese nebo popsané v předchozí části přihlášky. Místo plechů z nerezových ocelí je kupříkladu možno pro vytvoření nosných stěn použít i hliníku, monelu, keramické hmoty atp. Podobně také je možno pro vytvoření kapilárních stěn použít i jiného materiálu než sklotextilu, například textilu v případech absorpčních procesů, třebaže toto provedení je méně výhodné. Také lamely mohou svírat se svislou rovinou jiný úhel, než jaký je znázorněn na výkrese, a také úhel, který svírají s plochou nosných stěn, může být menší než 90°. Plocha nosných stěn může být nadto po obou stranách stěn jemně drážkována, aby se zvětšil rozdělovači účinek vůči kapalině.The embodiment of the arranged filling according to the invention is not limited to the solution shown in the drawing or described in the previous part of the application. Instead of stainless steel sheets, for example, it is also possible to use aluminum, monel, ceramic material, etc. to form the supporting walls. Similarly, it is also possible to use a material other than glass textile to form the capillary walls, for example textile in the case of absorption processes, although this embodiment is less advantageous. The lamellae can also form an angle with the vertical plane other than that shown in the drawing, and the angle they form with the surface of the supporting walls can also be less than 90°. The surface of the supporting walls can also be finely grooved on both sides of the walls in order to increase the distribution effect with respect to the liquid.

Claims

1. An arranged column packing for diffusion processes, consisting of horizontal layers that fill the entire cross-section of the column and are placed one above the other in a position in which adjacent layers are always rotated by an angle of 90θ, each of the layers being formed from vertical walls, characterized in that in the layers (3) supporting walls (4) made of a rigid material alternate with capillary walls (6) made of a flexible material with capillary properties, the supporting walls (4) being provided with double-sided bent lamellas (5) made of the material of the supporting wall (4), and the capillary walls (6) are clamped between the lamellas (5) of adjacent supporting walls (4), and further the lamellas (5) form an acute angle with the vertical and the surface of the supporting wall (4) an acute to right angle and the lamellas (5) on opposite sides of the supporting wall (4) form an acute to right angle with each other right.

2. The arranged filling according to item 1, characterized in that the supporting walls (4) are made of sheet metal.

3. An arranged filling according to points 1 and 2, characterized in that the capillary walls (6) are made of glass textile.