DD143214A1

DD143214A1 - Kontaktvorrichtung fuer fluessigkeit und dampf mit hohen geschwindigkeiten

Info

Publication number: DD143214A1
Application number: DD21247279A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Weiss; Herbert Herfurth; Werner Noack
Original assignee: Siegfried Weiss; Herbert Herfurth; Werner Noack
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1980-08-13

Abstract

Kolonnen der stoffwandelnden Industrie.· Aufgabe und Ziel der Erfindung ist es, durch die Gestaltung und das Zusammenwirken verschiedener Bauelemente eine gute Dispergierung und hierdurch einen intensiven Kontakt der Phasen zu realisieren, wodurch in einem breiten Belastungsbereich eine gute Stoffübertragung bei niedrigen Druckverlusten erreicht wird. Erfindungsgemäß vzird das dadurch erreicht, daß der Kolonnenquerschnitt durch eine oder mehi'ere feste Trennwände und durch mindestens zwei, vorzugsweise drei oder fünf ebene Drahtgewebe zwischen zwei festen ebenen Wänden bzw. einer festen ebenen Wand und dem Kolonnenmantel längssektioniert wird, wobei in den Längssektionen geneigte perforierte Einbauten in bestimmten Abstand angebracht werden, die in benachbarten LängsSektionen versetzt angebracht und unterschiedlich geneigt sind, Anwendung: Rektifikation, Absorption, Gaswäsche, direkte Wärmeübertragung. - Fig.1 -

Description

2124 72 -

a) Titel der Erfindung

Kontaktvorrichtung für Flüssigkeit und Dampf mit hohen Geschwindigkeiten

b) .Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Kontaktvorrichtung kann zur Rektifikation, Absorption, Gaswäsche oder zum direkten Wärmeaustausch eingesetzt werden·

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist eine Packung für Kolonnen gemäß WP' 82 457 bekannt, bei der Teile des perforierten Grundmaterials der Einbauelemente in Form von geometrischen Flächen unter einem spitzen Winkel herausragen, wodurch zusätzliche Durchtrittsöffnungen entstehen. Die herausragenden Teile des Grundmaterials sind in ihrer Stellung zueinander gleich und/oder gegengerichtet angeordnet» Die einzelnen Einbauelemente sind zu einer Kolonnenpackung so kombiniert, daß die Orientierungsrichtung der formperforierten Durchtrittsöffnungen von Einbauelement zu Einbauelement wechseln· Nachteil dieser Packung is^fc, daß auf Grund der großen Öffnungsverhältnisse bei kleinen und mittleren Gasgeschwindigkeiten keine bzw« eine geringe Dispergierung der Flüssigkeit stattfindet, wodurch als Stoffaustauschfläche im wesentlichen nur die Packungsoberfläche zur Verfügung steht· Da diese Fläche klein ist, erfolgt bei kleinen Gas- oder Dampfgeschwindigkeiten nur ein schlechter Stoffaustausch, wodurch der Belastungsbereich der Packung beschränkt ist. Außerdem ist der Materialaufwand je Kubikmeter Kolonnenvolumen hoch·

Eine weitere Kontaktvorrichtung ist gemäß UdSSR-Patent

; - 2 - . £ I £. # / L·

404487 in der Weise konstruiert, daß in einem Kolonnenkörper vertikale zick-zack-förmige Trennwände, senkrechte Drahtgewebe und zwischen diesen geneigte Platten angebracht sind, deren Enden waagerecht angebogen sind und mit den zick-zack-förmigen unperforierten Trennwänden einen Flüssigkeitsabscheider bilden. Der Nachteil, dieser Kontaktvorrichtung liegt darin, daß auf Grund der kleinen Öffnungsquerschnitte, die für die Gasströmung zur Verfügung stehen, nur kleine Belastungen realisiert werden können· Dieser Sachverhalt und die häufig scharfe Umlenkung der Gasströmung um 180° führen zwangsläufig zu hohen Druckverlusten· Außerdem beschränkt sich der effektive Kontaktraum für Flüssigkeit und Dampf auf nur einen kleinen Anteil des zur Verfügung stehenden Raumes, wobei in diesem Raum die Phasen im Gleichstrom geführt werden,: was die Trennwirkung ungünstig beeinflußt·

Weiterhin ist eine Kontaktvorrichtung gemäß dem UdSSR-Patent 570366 bekannt, die aus geneigten unperforierten Platten besteht, an deren unteren Wänden weitere Platten im Winkel von 90° angebracht sind. In den Schlitzen zwischen zwei Kontaktvorrichtungen sind Umkehrrinnen angebracht, die mit den geneigten Platten Schlitze für die Flüssigkeitsaufgabe und die Dampfaufnähme bilden. Die Hachteile dieser Kontaktvorrichtung sind die gleichen wie die schon beim UdSSR-Patent 404487 dargestellten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Hochleistungskontaktvorrichtung zu schaffen, die sich in einem breiten Belastungsbereich durch eine günstige Stoffübertragung sowie einen niedrigen Druckverlust und bei der Herstellung durch einen niedrigen Materialverbrauch und günstige Fertigungs- und Montagebedingungen auszeichnet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch die Gestaltung und das Zusammenwirken perforierter oder form

perforierten Einbauten einen großen freien Strömungsquerschnitt für die Gasphase bzw· Dampfphase und die Flüssigkeit bei gleichzeitig guter Dispergierung zu gewährleisten und hierdurch einen intensiven Kontakt der Phasen zu realisieren·

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die über den Kolonnenquerschnitt angebrachten Drahtgewebe oder Streckmetalle alternierend als Einfach-oder Doppelwand angeordnet sind und aus dem Grundmaterial der Doppelwand herausgearbeitete perforierte Elemente besitzen, die sich über den gesamten Kolonnenquerschnitt erstrecken, sowie von der Abknickkante in einem nach unten spitzen Winkel angebracht sind. Jedes perforierte oder formperforierte Element besitzt Durchtrittsöffnungen, deren Flächennormale immer zum als Einfachwand ausgebildeten Drahtgewebe hinweist· Außerdem sind die perforierten oder formperforierten Elemente in den einzelnen Längssektionen parallel übereinander und von Elementenreihe zu Elementenreihe versetzt angeordnet·

f) Ausführungsbeianiel

Die Erfindung wird im folgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert· Dabei stellen dar:

Figur 1: Längsschnitt durch die Kontaktvorrichtung mit einer festen Trennwand und jeweils vier durch Drahtgewebe oder Streckmetall gebildete Längssektionen

Figur 2: Draufsicht gemäß Figur 1, Schnitt A-A

Figur 3: Längsschnitt durch die Kontaktvorrichtung mit einer festen Trennwand und jeweils sechs durch Drahtgewebe oder Streckmetall gebildete Längssektionen

Figur 4: Draufsicht gemäß Figur 3, Schnitt B-B Figur 5i Längsschnitt durch eine Kontaktvorrichtung mit einer festen Trennwand und jeweils drei durch Drahtgewebe oder Streckmetall gebildete Längssektionen Figur 6: Draufsicht gemäß Figur 5, Schnitt C-G

-4 - el 24 72

Die Kontaktvorrichtung nach den Figuren 1 bis 6 besteht im wesentlichen aus einer festen Trennwand 1 bzw. mehreren festen Trennwänden 1, die die Kolonne in zwei oder mehrere separate Räume längssektioniert· Diese durch zwei feste Trennwände 1 oder durch die .Kolonnenwand 4 und eine feste Trennwand 1 gebildeten separaten Kolonnenräume werden weiter unterteilt durch in bestimmten Abständen senkrecht verlaufenden Drahtgewebe oder Streckmetalle 2, 5· Dabei werden die Drahtgewebe oder Streckmetalle im Wechsel als Einfach- oder Doppelwand ausgeführt. Durch die Drahtgewebe oder Streckmetalle 2» 5 werden die durch Kolonnenmantel 4 und durch Trennwand 1 oder durch zwei Trennwände 1 gebildeten separaten Kolonnenräume in mindestens drei Längssektionen (Pig· 5), meist jedoch in vier (Pig· 1) oder sechs (Fig. 3) Längssektionen unterteilt· In den aus Drahtgeweben oder Streckmetallen 2, 5i Trennwänden 1 und Kolonnenmantel 4 bestehenden Längssektionen werden in bestimmten Abständen perforierte oder formperforierte Elemente 3 angebracht, die aus dem Grundmaterial der als Doppelwand ausgebildeten Drahtgewebe oder Streckmetalle

2 herausgearbeitet werden und einen Winkel von 30 bis 60 Grad bezüglich der Waagerechten aufweisen· Während die Drahtgewebe oder Streckmetall 2 und die perforierten oder formperforierten Elemente 3 vorzugsweise ein Öffnungsverhältnis von 30 bis 60 Grad aufweisen, besitzen die Drahtgewebe oder Streckmetalle 5 vorzugsweise ein Öffnungsverhältnis von 50 bis 80 %· Die Flächennormale der öffnungen in den perforierten Elementen 3 zeigt stets in Richtung der Drahtgewebe oder Streckmetalle 5* Weiterhin muß das Öffnungsverhältnis der Drahtgewebe oder Streckmetalle 5 immer größer oder gleich dem Öffnungsverhältnis der Drahtgewebe oder Streckmetalle 2 sein· Innerhalb einer Längssektion sind die perforierten Einbauten

3 in gleicher Richtung geneigt. In zwei benachbarten Längssektionen sind die perforierten Einbauten 3 versetzt UEd mit entgegengesetzter Neigung angebracht (Fig.. 1 und 3)c Wird der separate Kolonnenraum in nur drei Längssektionen eingeteilt, kann in zwei benachbarten Längssektionen ein Teil der perforierten Einbauten 3

die gleiche Neigungsrichtung besitzen (Pig. 5). Bei der Ausführung gemäß Pig. 1 und 3 sind die perforierten Einbauten 3» die direkt am Kolonnenmantel 4 oder an den festen Trennwänden 1 befestigt sind, von den Befestigungspunkten ausgehend, nach unten geneigt.

Die Kontaktvorrichtung wird in Form von Paketen gefertigt, wie sie in den Figuren 1, 3 und 5 dargestellt sind, die bevorzugt eine Höhe von 0,5 bis 3 m aufweisen. Jeweils ein Paket oder vorzugsweise mehrere Pakate werden auf eine am Kolonnenmantel befestigten Auflage, z. B. auf einem Rost mit großem Öffnungsverhältnis, angeordnet. Die einzelnen Pakete werden im Winkel von 90° direkt übereinander angeordnet.

Die Punktionsweise der Erfindung wird nur an einem praktischen Ausführungsbeispiel erläutert. Flüssigkeit und Gas oder Dampf werden im Gegenstrom in Kontakt gebracht. Die Flüssigkeit wird der Kontaktvorrichtung zugeführt, indem sie durch einen speziellen Flüssigkeitsverteiler gleichmäßig über den gesamten Kolonnenquerschnitt verteilt wird. Die herabrieselnde Flüssigkeit trifft auf die geneigten perforierten Einbauten 3, die vorwiegend gerichtete Öffnungen besitzen, so daß ein ungehindertes Durchfallen von Flüssigkeit durch diese Öffnungen verhindert wird. Der durch die Öffnungen in den perforierten Einbauten 3 tretende Gasstrom führt zu einer Dispergierung der Flüssigkeit. Da die Flächennormale der Öffnungen in Richtung Drahtgewebe 5 zeigt, wird die dispergierte Flüssigkeit in diese Richtung transportiert, wobei sie sich im Gegenstrom zum Gas bewegt, welches nicht durch die Öffnungen der perforierten Einbauten 3 getrömt ist. Das Drahtgewebe 5 stellt eine Querschnittsverengung dar₉ wodurch eine Dispergierung begünstigt wird. Uach Durchtritt durch das Drahtgewebe 5 fällt die Flüssigkeit erneut auf die perforierten Einbauten 3, so daß sich der beschriebene Prozeß wiederholt.

Die Vorteile der Erfindung liegen im Vergleich zu den bekannten technischen Lösungen auf Grund der großen freien

: "' " " £ i £ 4 / A ;

Strömungsquerschnitte für Gas bzw· Dampf und Flüssigkeit in einer Verbesserung der Belastungsfähigkeit der Kolonne· Die erfindungsgemäße Lösung besitzt eine günstige hydraulische Gestaltung, wodurch sowohl eine gute Stoffübertragung im gesamten Belastungsbereich als auch ein niedriger Druckverlust realisiert wird.

Zum anderen erweist sich die erfindungsgemäße Lösung als sehr materialökonomisch und besitzt auf Grund der einfachen Ausführung Vorteile bezüglich Fertigung und Montage·

Claims

- τ - L· I L % I & Erfindungsanspruch

1· Kontaktvorrichtung für Flüssigkeit und Dampf bei hohen Geschwindigkeiten, bestehend aus einem Kolonnenmantel, der in der vertikalen Ebene des Kolonnenquerschnittes durch Trennwände und Drahtgewebe längssektioniert ist, gekennzeichnet dadurch, daß die vertikal angebrachten Drahtgewebe oder Streckmetalle (2) als Doppelwand und die Drahtgewebe oder Streckmetalle (5) als einfache Wand ausgeführt und im Wechsel angebracht sind und die Drahtgewebe oder Streckmetalle (2) auf ihre Fläche verteilte zu den Drahtgeweben oder Streckmetallen (5) gerichtete, sich über den Kolonnenquerschnitt erstreckende perforierte oder formperforierte Elemente (3) aufweisen, die von der Abknickkante der Drahtgewebe oder Streckmetalle (2) in einen nach unten geöffneten spitzen Winkel angeordnet sind und zwei perforierte oder formperforierte Elemente (3) einen gemeinsamen Berührungspunkt auf den Drahtgeweben oder Streckmetallen (2) aufweisen und in den Längssektionen in einem bestimmten Abstand übereinander sowie zwischen zwei Drahtgeweben oder Streckmetallen (2) oder zwischen Trennwand (1) und Drahtgewebe oder Streckmetall (2) oder zwischen Kolonnenwand (4) und Drahtgewebe und Streckmetall (2) entgegengesetzt geneigt und. versetzt angeordnet sind·

2· Kontaktvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer ungeraden Zahl von Längssektionen zwischen zwei Trennwänden die perforierten oder formperforierten Elemente (3) über den Kolonnenquerschnitt innerhalb zweier benachbarter Längssektionen in einem gemeinsamen Berührungspunkt auf der Trennwand (1) konvergieren und/ oder außerdem in den einzelnen Längssektionen parallel versetzt angeordnet und/oder diametral einander zugeordnet vorgesehen sind«

3. Kontaktvorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch; daß die perforierten oder formperforierten Elemente (3) mit Öffnungen-ausgerüstet sind, deren Flächennormale immer auf das Drahtgewebe oder Streckmetall (5) hin gerichtet ist.

4· Kontaktvorrichtung nach Punkt 1 bis 3_S gekennzeichnet dadurch^ daß das Öffnungsverhältnis der Drahtgewebe oder Streckmetalle (5) immer größer oder gleich dem Öffnungsverhältsis der Drahtgewebe oder Streckmetalle (2) und der perforierten oder formpsrforierten Elemente (3) ist,

5· Kontaktvorrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch» daß die perforierten oder formperforierten Elemente (3)» bezogen auf die Waagerechte, in einem Winkel von vorzugsweise 30 bis 60 Grad geneigt sind·

6» Kontaktvorrichtung nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die perforierten oder formperforierten Elemente (33 vorzugsweise ein Öffnungsverhältnis von 15 bis 60 % aufweisen, während das Öffnungsverhältnis der Drahtgewebe oder Streckmetalle (5) vorzugsweise 50 bis 80 % beträgt.

Hierzu JL-Seilen Zeichnungen