DE10392798T5

DE10392798T5 - Keramisches Füllkörperelement

Info

Publication number: DE10392798T5
Application number: DE10392798T
Authority: DE
Inventors: Hassan S. Stow Niknafs; Richard N. Stow Robinette; Stephen L. Solon Dahar; Thomas Hudson Szymanski; John Wooster Reid
Original assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Current assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: US7246795B2; US20030232172A1; RU2281156C2; DE10392798B4; JP2005532893A; US20080029201A1; KR100705300B1; WO2003106017A1; US20050212153A1; KR20050055627A; AU2003245413A1; RU2005100753A

Abstract

Keramisches Füllkörperelement (1, 6, 8) mit einem im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt entlang einer Achse (l), die durch das Zentrum (C) des Elements führt und um die das Element symmetrisch ist, wodurch eine Länge (L) des Elements definiert wird, und gekennzeichnet durch:
erste und zweite konkave Außenflächen (2, 3) am Ende von Höhen- bzw. Breitenachse (h, w), die senkrecht zur Längsrichtung sind, wobei die konkaven Flächen durch Flächen verbunden sind, die ausgewählt sind aus konvexen Flächen (4) und konvexen Flächen (4), die mit den konkaven Flächen durch relativ kurze, flache Zwischenflächen (7) verbunden sind, und wobei das Element mit mindestens drei Durchlaßkanälen (5) in der Längsrichtung versehen ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Füllkörperelemente des Typs, der häufig „regellose" oder „geschüttete" Füllkörper genannt wird, und dieser wird unter besonderer Bezugnahme darauf beschrieben. Es ist jedoch klar, daß diese Elemente auf anderen Gebieten eingesetzt werden können.
Diskussion des Standes der Technik
Regellose oder geschüttete Füllkörper werden dazu verwendet, um Kolonnen zu füllen, in denen Massen- oder Wärmetransfer oder irgendwelche chemischen Reaktionsprozesse auftreten. Eine besonders wichtige Anwendung ist der Gebrauch solcher keramischer Elemente bei Wärmerückgewinnungsoperationen, bei denen es notwendig ist, einen maximal wirksamen Kontakt mit heißen Fluiden, die durch den Reaktor strömen, zu gewährleisten. Ein weiterer Schlüsselfaktor bei der Maximierung der Wirksamkeit ist die Aufrechterhaltung eines möglichst geringen Druckunterschieds zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Kolonne. Um dies sicherzustellen, sollten die Füllkörperelemente der Strömung den minimalen Widerstand entgegensetzen. Dies wird unterstützt durch sehr offene Strukturen, aber eine offene Struktur allein ist nur von begrenztem Nutzen, wenn die Elemente der Kolonne sich ineinander schieben, so daß Teile eines Füllkörperelements in den Raum eines zweiten Elements eindringen. Es ist daher wichtig, daß die Gestaltung der Elemente die Tendenz der Elemente minimiert, sich ineinander zu schieben. Eine weitere besonders wichtige Anwendung ist die als oberster Teil eines Bettmaterials, das dazu vorgesehen ist, Material innerhalb eines Bettes zu halten, eingeschlossen mit begrenzter Fähigkeit, in einem Gasstrom mitgerissen zu werden oder veranlaßt zu werden, sich in einem solchen Strom herum zu bewegen. Solches Mitgerissenwerden oder solche Abnutzung verursachen üblicherweise erhebliche Verluste an dem Material in dem Bett.
Keramische Füllkörperelemente können durch ein Extrudier- oder ein Trockenpreßverfahren hergestellt werden und weisen daher einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt entlang einer axialen Richtung auf, was für das Element eine Symmetrieachse gewährleistet. Viele solcher Gestaltungen, von sehr einfach bis komplex, sind im Stand der Technik beschrieben worden. Alle basieren auf einer im wesentlichen zylindrischen Form und unterscheiden sich im Grunde in der inneren Struktur innerhalb der zylindrischen Form. Die einfachste Struktur ist ein Basiszylinder ohne interne Struktur. Diese Art von Struktur wird häufig als Raschig-Ring bezeichnet und ist seit vielen Jahren bekannt. Am anderen Ende der Komplexitätsskala befinden sich die in dem US Design Patent 455,029 und in dem US-Patent Nr. 6,007,915 beschriebenen Strukturen. Zwischen diesen Extremen gibt es einfache Wagenradformen wie sie in den US-Patenten Nr. 3,907,710 und 4,510,263 beschrieben sind. Andere zeigen deformierte zylindrische Strukturen, so wie die in dem US-Patent Nr. 5,304,423 beschriebenen.
Für bestimmte Anwendungen, wie Bettbegrenzungen, ist der Druckabfall weniger wichtig, da die Dicke der Bettbegrenzungsschicht relativ gering ist. Es ist weitaus wichtiger, daß sich die Füllkörperelemente überhaupt nicht ineinander schieben und noch den freien Durchstrom von Gasen ermöglichen, während sie schwerer sind als die in dem Bett enthaltenen Elemente, auf denen die Füllkörperelemente lagern und deren Umfang dadurch beschränkt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein keramisches Füllkörperelement zur Verfügung gestellt. Das Element weist einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt entlang einer Achse auf, die sich durch ein Zentrum des Elements erstreckt und um die das Element symmetrisch ist, wodurch eine Länge des Elements definiert wird. Erste und zweite, äußere, konkave Flächen werden an den Enden der Höhen- bzw. Breitenachse senkrecht zur Längsrichtung zur Verfügung gestellt. Die konkaven Flächen sind durch Flächen verbunden, die ausgewählt sind aus (i) konvexen Flächen und (ii) konvexen Flächen, die durch relativ kurze, flache Zwischenflächen mit den konkaven Flächen verbunden sind. Das Element ist mit mindestens drei Durchlaßkanälen in der Längsrichtung ausgestattet.
Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Betts aus Füllkörperelementen zur Verfügung gestellt. Das Verfahren schließt das Extrudieren eines Gemisches ein, das einen oder mehrere keramikbildende Bestandteile enthält, Unterteilen des extrudierten Gemisches zur Bildung von Abschnitten, und Brennen der Abschnitte, um Füllkörperelemente zu bilden. Jedes der Füllkörperelemente weist erste und zweite konkave Außenflächen an den Enden der Höhen- bzw. Breitenachse auf, die senkrecht zu einer Längsachse sind. Die konkaven Flächen sind durch Flächen verbunden, die ausgewählt sind aus konvexen Flächen und konvexen Flächen, die mit den konkaven Flächen durch relativ kurze, flache Zwischenflächen verbunden sind. Das Element ist mit mindestens drei Durchlaßkanälen in Längsrichtung versehen. Das Verfahren umfaßt des weiteren das Zusammenfügen eines Betts aus Füllkörperelementen, welche eine Vielzahl von gebrannten Füllkörperelementen mit einschließen.
Gemäß eines noch anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein keramisches Füllkörperelement zur Verfügung gestellt. Das Element weist erste und zweite, sich gegenüberliegende, im allgemeinen ebene Flächen auf. Die erste und die zweite konkave Außenfläche sind an den Enden der Höhen- bzw. Breitenachse der ebenen Flächen angeordnet. Die konkaven Flächen sind durch Flächen verbunden, die ausgewählt sind aus (i) konvexen Flächen und (ii) konvexen Flächen, die durch relativ kurze, flache Zwischenflächen mit den konkaven Flächen verbunden sind. Das Element ist mit einer Vielzahl von Durchlaßkanälen in einer Längsrichtung ausgestattet, wobei zumindest einer der Durchlaßkanäle einen Querschnitt aufweist, der durch eine erste gebogene Fläche und eine zweite gebogene Fläche definiert wird, wobei die zweite gebogene Fläche länger ist als die erste gebogene Fläche und im wesentlichen parallel zu dieser angeordnet ist.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute nach dem Lesen der folgenden Beschreibung und einer Durchsicht der beigefügten Zeichnungen sofort klar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt eines Bettbegrenzungsfüllkörperelements gemäß der Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht des Füllkörperelements von 1;
3 ist ein Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Bettbegrenzungsfüllkörperelements gemäß der Erfindung ähnlich des in 1 gezeigten mit der Ausnahme, daß flache äußere Abschnitte vorgesehen sind, welche die konvexen und konkaven Abschnitte verbinden;
4 (a bis d) zeigt vier verschiedene Seitenansichten, die mögliche Endkonfigurationen der Elemente darstellen;
5 ist eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bettbegrenzungsfüllkörperelements; und
6 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform von 5.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird ein festes, keramisches Füllkörperelement zur Verfügung gestellt, das einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt entlang der Symmetrieachse in der Extrudierrichtung, welche die Länge des Elements definiert, aufweist. Das Element weist erste und zweite konkave Außenflächen am Ende der Höhen- bzw. Breitenachse, die senkrecht zur Längsrichtung liegen, auf. Die konkaven Flächen werden durch konvexe Flächen verbunden. Das Element enthält eine Vielzahl von Durchlaßkanälen in der Längsrichtung.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die in 1 gezeigte Ausführungsform näher beschrieben. Es ist dabei nicht beabsichtigt, damit irgendwelche notwendigen Einschränkungen des Umfangs der Erfindung zu implizieren, da es schnell klar wird, daß viele kleinere Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom wesentlichen Geist der Erfindung abzuweichen.
In 1 ist ein Bettbegrenzungsfüllkörperelement 1 im Querschnitt entlang der Längendimension gezeigt. Das Element weist eine zur Breitenachse w parallele Breitendimension W auf, sowie eine zur Höhenachse h parallele Höhendimension H, wobei die Breite W größer oder gleich der Höhe H ist. An jedem Ende der Höhendimension befinden sich erste konkave Flächen 2 und an jedem Ende der Breitendimension befinden sich zweite konkave Flächen 3. Diese ersten und zweiten konkaven Flächen 2, 3 sind durch konvexe Flächen 4 verbunden.
Die Bereitstellung eines im wesentlichen gleichförmigen Querschnitts entlang der Richtung, welche die Länge L des Elements (2) definiert, schließt die Bereitstellung von Enden des Elements nicht aus, die nicht senkrecht zur Längsrichtung sind. Tatsächlich ist es manchmal bevorzugt, daß die Enden in einem Winkel zur Längsrichtung abgeschnitten sind, da gefunden wurde, daß dies das Auftreten des „Ineinanderschiebens" oder des Ausrichtens der Elemente in einer Weise reduziert, welche den Druckabfall in einem Reaktor erhöht, der die Elemente enthält. Die Enden können auch so abgeschnitten sein, daß sie im Querschnitt konkav, konvex oder gezähnt aussehen.
Das Element gemäß jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen wird günstigerweise aus einem keramischen Material extrudiert, und dies ist so zu verstehen, daß keramische Materialien, wie zum Beispiel solche auf der Basis von Aluminosilicattonen, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Cordierit, Titanoxid, allein oder im Gemisch miteinander oder anderen keramikbildenden Bestandteilen, mit umfaßt sind.
Alternativ dazu kann das Element durch einen Preß- oder Formvorgang hergestellt werden, wobei in diesem Fall relativ kleine, flache Zwischenflächen auf den Außenflächen bei der Verbindung zwischen den konkaven und den konvexen Flächen enthalten sein können, um eine einfache Handhabung des Produkts während der Herstellung zu erleichtern. Die flachen Zwischenflächen sind im Verhältnis zu den konkaven und konvexen Flächen kurz und sie sind nur dazu vorgesehen, um die Handhabung bei einem Herstellungsprozeß zu erleichtern, bei dem die Elemente anstatt extrudiert geformt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Breiten- und Höhendimension W, H des Elements ungleich, wobei das Verhältnis der Breite W zur Höhe H von 1,25:1 bis 3:1 beträgt, und, bei einer Ausführungsform, von etwa 1,3:1 bis 2,0:1. Somit ähnelt, in optischer Hinsicht, der Querschnitt senkrecht zur Länge der bevorzugten Elemente der Erfindung der klassischen „Hundeknochen-" oder „Fliegen-"Form. Gemäß einer Ausführungsform ist das W:H-Verhältnis etwa 1,5:1.
Die Längendimension L (2) ist vorzugsweise geringer als die Breite W, wobei das Breiten- zu Längenverhältnis W:L, bei einer Ausführungsform, von 1,5:1 bis 20:1, und, bei einer anderen Ausführungsform, von 1,5:1 bis 4:1 beträgt. Bei einer Ausführungsform ist H:L etwa 8:1.
Es gibt zumindest drei Kanäle 5 durch das Element, und die Zahl kann von 4 bis 275 betragen, und, bei einer Ausführungsform, von 7 bis 20. Bei der Ausführungsform von 1 sind die Kanäle durch das Element im allgemeinen gleichmäßig beabstandet, d.h., der Abstand zwischen zwei beliebigen benachbarten Kanälen ist im allgemeinen nicht mehr als 50% größer oder kleiner als der mittlere Abstand zwischen zwei benachbarten Kanälen. Die Kanäle 5 können jeden gewünschten Querschnitt aufweisen, wie rund, oval, abgeflacht, nierenförmig, regelmäßiges oder unregelmäßiges Polygon, oder ähnliches. Kombinationen aus zwei oder mehr Kanalformen innerhalb eines Elements sind ebenfalls vorgesehen. Bei der Ausführungsform von 1 haben die Kanäle 5 alle runde Querschnitte.
Die Kanäle führen dazu, den Druckabfall durch ein Bett, das die Elemente enthält, zu verringern. Demgemäß sind, bei einer Ausführungsform, die Kanäle in ausreichender Zahl und Querschnittsfläche vorhanden, um den Druckabfall um mindestens 50% zu vermindern, verglichen mit einem äquivalenten Füllkörperbett, das Elemente ohne Kanäle enthält.
Es ist klar, daß je größer die Zahl der Kanäle 5 ist, um so kleiner muß die Querschnittsfläche eines einzelnen Kanals 5 im allgemeinen sein. Bei einer Ausführungsform übertrifft die maximale Querschnittsdimension D jedes der Kanäle 5 nicht zwei Drittel der Dimension H des Elements. Bei einer speziellen Ausführungsform geht D nicht über die Hälfte der Dimension H des Elements hinaus und, bei einer anderen Ausführungsform, ist es nicht größer als ein Drittel dieser Dimension. Bei einer in den 1 und 3 gezeigten Ausführungsform weisen die Kanäle identische Dimensionen auf und sind rund. Bei einer Ausführungsform beträgt ein Verhältnis D:H mindestens 1:10, und es kann mindestens 1,5:10 sein.
In Bezug auf den Querschnitt des Füllkörperelements kann die den Gesamtquerschnitt der Kanäle ausmachende Fläche mindestens etwa 20 % der Gesamtquerschnittsfläche des Elements ausmachen und sie kann bis zu 75% der Gesamtquerschnittsfläche betragen. Bei einer speziellen Ausführungsform macht die Querschnittsfläche der Kanäle mindestens 30% der Gesamtquerschnittsfläche aus, bei einer anderen speziellen Ausführungsform mindestens 40%, und in einer anderen speziellen Ausführungsform macht die Querschnittsfläche der Kanäle bis zu 67% der Gesamtquerschnittsfläche des Elements aus.
Die konkaven Flächen 2, 3 stellen Bereiche mit verringerter Breite des Elements zur Verfügung, die beim Halbierungspunkt der konkaven Flächen am schmalsten sind. Die Breite und Höhe des Elements am schmalsten Punkt, der in dem gezeigten Beispiel mit der Breiten- bzw. Höhenachse w, h zusammenfällt, wird als Mittelbreite N bzw. Mittelhöhe M bezeichnet. Gemäß einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis M:H etwa 0,4 zu 0,85. Bei einer speziellen Ausführungsform ist M:H von 0,5 bis 0,8. Bei einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis N:W etwa 0,6 zu etwa 0,98. In einer speziellen Ausführungsform ist N:W von 0,7 bis 0,95.
Bei einer Ausführungsform ist der Krümmungsradius der konkaven Flächen 3 gleich oder im wesentlichen gleich (d.h. innerhalb ± 10%) wie der der konvexen Flächen 4. Bei einer Ausführungsform ist der Krümmungsradius der konkaven Flächen 2 kleiner oder gleich W. Bei einer Ausführungsform ist der Krümmungsradius der konkaven Flächen 3 kleiner oder gleich H.
Unter weitergehender Bezugnahme auf 1 weist das Element einen gleichförmigen Querschnitt entlang seiner Länge auf, wie in 2 dargestellt. Die konkaven Flächen 2, 3 können als in Längsrichtung des Elements verlaufende Kanäle in der Außenoberfläche des Elements angesehen werden. Eine Vielzahl von Kanälen 5 läuft parallel zur Längsdimension durch das Element. Die Kanäle sind vorzugsweise entlang ihrer Länge gleichförmig im Querschnitt und in dem in den 1 und 2 gezeigten Element weisen sie den selben Durchmesser auf, der etwa ein Drittel der Höhendimension H darstellt.
Bei einer Ausführungsform ist das Element symmetrisch um die h- und w-Achse. Jeder der vier Quadranten des Füllkörperelements enthält mindestens einen im allgemeinen runden Eckkanal 5a, der im allgemeinen zentral in dem Bereich positioniert ist, der durch die konvexe Fläche 4 umgeben ist, so daß die konvexe Fläche einen Bogen definiert, dessen Mittelpunkt in dem Eckkanal 5a liegt, wobei dieser Mittelpunkt bei einer Ausführungsform mit einem Mittelpunkt des Kanals 5a zusammenfällt.
Zusätzlich zu den vier Eckkanälen 5a definiert jeder Quadrant mindestens einen zusätzlichen Zwischenkanal 5b oder einen Teil davon, der zwischen dem Eckkanal 5a und dem Zentrum C des Elements angeordnet ist, das durch den Schnittpunkt der h- und w-Achse dargestellt wird. Der Mittelpunkt eines zentralen, runden Kanals 5c ist im Zentrum C des Elements angeordnet. Zusätzliche Kanäle 5d schneiden die w-Achse.
Bei der Ausführungsform von 3 weist ein keramisches Füllkörperelement 6 kleine, flache Außenflächen 7 auf, welche die konkaven und konvexen Abschnitte verbinden. Die Form ist jedoch ansonsten die selbe.
In 4 sind vier optionale Wege zur Ausgestaltung der Enden des Elements gezeigt. In den 4a bis 4d zeigt die Zeichnung (in jedem Fall für linke bzw. rechte Enden) konkave und gerade geschnittene Enden; zwei gezähnt geschnittene Enden; zwei konkave Enden; und gezähnte und konkave Enden.
Bei der Ausführungsform der 5 und 6 ist ein Element 8 mit einer Umfangsform ähnlich der von 1 gezeigt, obwohl eine Umfangsform mit flachen Außenflächen 7, ähnlich denen von 3, ebenfalls vorgesehen ist.
Wie bei dem Element von 1 ist das Element symmetrisch um die h- und w-Achse. Ein zentraler Rundkanal 5c ist im Zentrum C des Elements angeordnet. Vier Eckkanäle 5a sind wie in 1 gezeigt positioniert. Anstelle der zwei Zwischenkanäle 5b befindet sich zwischen den Eckkanälen 5a und dem Zentralkanal 5c ein nierenförmiger Kanal 5e, der sich über die w-Achse erstreckt, wodurch Teile des Kanals 5e in benachbarten Quadranten liegen. Ein zweiter nierenförmiger Kanal 5e, der in Bezug auf Form und Lage ein Spiegelbild des ersten ist, ist durch die zwei anderen Quadranten definiert. Der nierenförmige Kanal 5e weist innere bzw. äußere bogenförmige Flächen 10, 11 auf. Die innere Fläche 10 ist kürzer in der Länge als die äußere Fläche 11 und ist parallel oder im allgemeinen parallel zu dieser. Bei der gezeigten Ausführungsform definieren die bogenförmigen Flächen 10, 11 jeweils einen Bogenabschnitt eines entsprechenden imaginären Kreises, der einen Mittelpunkt aufweist, der im oder nahe am Zentrum C des Elements liegt, obwohl der Mittelpunkt der imaginären Kreise näher an oder weiter entfernt von dem Kanal 5e als das Zentrum C des Elements sein kann. Die bogenförmigen Abschnitte 10, 11 sind an ihren Enden durch konvexe Flächen 12, 13 miteinander verbunden, obwohl auch vorgesehen ist, daß die Flächen 12, 13 gerade oder geringfügig konkav sein können. Die bogenförmigen Abschnitte 10, 11 und die sich davon erstreckenden konvexen Flächen 12, 13 begrenzen einen Winkel α, der kleiner als 120° und mehr bevorzugt, etwa 90°, beträgt. Der nierenförmige Kanal 5e kann eine größte Dimension D aufweisen, die bis zu etwa 2/3 der Höhe H des Elements beträgt. Bei einer Ausführungsform ist D kleiner oder gleich M.
Der nierenförmige Kanal 5e gewährleistet ein strukturell stabiles Element während der Strom durch das Element optimiert wird. Theoretische Berechnungen zeigen, daß der Druckabfall eines Gasstroms durch ein vom Typ der in 5 gezeigten Elemente gebildetes Füllkörperbett signifikant geringer ist als der mit kugelförmigen Elementen beobachtete, und in einer Ausführungsform ist er geringer als etwa 50% des Druckabfalls mit kugelförmigen Kügelchen.
Das Verhältnis der Gesamtfläche der Kanäle zur Fläche des Elements kann das selbe sein wie das für die 1 und 2 beschriebene. Bei einer speziellen Ausführungsform nehmen die Kanäle 5 insgesamt 35 – 50% der Querschnittsfläche des Elements 8 ein. Das Verhältnis von W:L und H:L kann das selbe sein wie das für die Ausführungsform von 1. Bei einer Ausführungsform ist H:L von etwa 5:1 bis 15:1 und bei einer anderen Ausführungsform etwa 8:1.
Das Element 8 hat einen gleichförmigen Querschnitt in der Längsdimension, wie in 2 gezeigt, d.h. es hat eine erste ebene Fläche 14, die parallel zu einer gegenüberliegenden zweiten ebenen Fläche 15 ist, obwohl es auch vorgesehen ist, daß eine der in den 4a – 4d gezeigten Strukturen eingesetzt werden kann.
Zusätzlich zu der Verwendung als ein Bettbegrenzer oder als ein reguläres Füllkörperelement, welches Massen- und/oder Wärmeübertragungsoberflächen zur Verfügung stellt, ist es möglich zu gewährleisten, daß das Element einen porösen Aufbau aufweist, der es auch als Träger für einen in den Poren sowie in den Durchlaßkanälen des Elements abgelagerten Katalysator geeignet macht. Es ist daher möglich, ein Katalysatorbett zur Verfügung zu stellen, das herkömmliche poröse Katalysator-auf-Träger Komponenten enthält, und dieses Bett mit erfindungsgemäßen Elementen zu begrenzen, die nicht nur eine bettbegrenzende Funktion gewährleisten, sondern auch dazu dienen, mit jeglichen übrig gebliebenen Reaktionsteilnehmern zu reagieren, die nicht während der Passage durch den Abschnitt des Bettes umgesetzt wurden, der die katalysatortragenden Komponenten enthielt.
Es ist absehbar, daß bettbegrenzende Funktionen aufweisende Elemente mit den oben beschriebenen Gestaltungsmerkmalen durch Elemente gewährleistet werden, die anstelle von Keramik aus Kunststoffmaterialien hergestellt sind.
Zusammenfassung
Die Erfindung stellt ein verbessertes keramisches Füllkörperelement (1, 6, 8) zur Verfügung, das zur Verwendung als Bettbegrenzer geeignet ist und einen im allgemeinen gleichförmigen Querschnitt in der Längsrichtung (1) aufweist, mit der Grundform einer Fliege und mit einer Vielzahl von zu der Längendimension (L) parallelen Durchlaßkanälen (5).
1

Claims

Keramisches Füllkörperelement (1, 6, 8) mit einem im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt entlang einer Achse (l), die durch das Zentrum (C) des Elements führt und um die das Element symmetrisch ist, wodurch eine Länge (L) des Elements definiert wird, und gekennzeichnet durch: erste und zweite konkave Außenflächen (2, 3) am Ende von Höhen- bzw. Breitenachse (h, w), die senkrecht zur Längsrichtung sind, wobei die konkaven Flächen durch Flächen verbunden sind, die ausgewählt sind aus konvexen Flächen (4) und konvexen Flächen (4), die mit den konkaven Flächen durch relativ kurze, flache Zwischenflächen (7) verbunden sind, und wobei das Element mit mindestens drei Durchlaßkanälen (5) in der Längsrichtung versehen ist.
Element (1, 8) nach Anspruch 1, bei dem die konkaven Flächen (2, 3) direkt mit konvexen Flächen (4) verbunden sind.
Element (1, 6, 8) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Breiten- und die Höhendimension (W, H) des Elements ungleich sind, wobei das Verhältnis von Breite zu Höhe von 1,25:1 bis 3:1 ist.
Element (1, 6, 8) nach Anspruch 3, bei dem die Breiten- und die Höhendimension (W, H) des Elements in einem Verhältnis von etwa 1,3:1 bis 2,0:1 vorliegen.
Element (1, 6, 8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Verhältnis einer Breitendimension (W) zu der Länge (L) von 1,5:1 bis 5:1 beträgt.
Element (1, 6, 8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Element mit von 3 bis 275 Durchgängen versehen ist.
Element (1, 6, 8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zumindest eine Vielzahl der Durchgänge (5a, 5b, 5c, 5d) im Querschnitt rund ist und ein Durchmesser (D) jedes runden Kanals kleiner ist als etwa eine Hälfte der Höhe (H) des Elements.
Element (1, 6) nach Anspruch 7, bei dem die Durchgänge identische Dimensionen haben.
Element (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem mindestens einer der Durchgänge (5e) im Querschnitt nierenförmig ist.
Element (8) nach Anspruch 8, bei dem der zumindest eine nierenförmige Durchgang (5e) eine größte Dimension (D) aufweist, die bis zu etwa 2/3 der Höhe (H) des Elements beträgt.
Element (1, 6, 8) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Gesamtquerschnittsfläche der Kanäle von 20 bis 75% der Gesamtquerschnittsfläche des Elements darstellt.
Element (1, 6, 8) nach Anspruch 11, bei dem eine Gesamtquerschnittsfläche der Kanäle von 30 bis 67% der Gesamtquerschnittsfläche des Elements darstellt.
Element (1, 6, 8) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Keramik ein poröses Material ist.
Element (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Kanäle eine Vielzahl von ersten Kanälen (5a, 5e, 5d) mit einer ersten Form und mindestens einen zweiten Kanal (5e) mit einer Nierenform einschließen, wobei der mindestens eine nierenförmige Kanal zwischen mindestens einem der Vielzahl von ersten Kanälen und dem Zentrum des Elements angeordnet ist.
Element (1, 6, 8) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem ein Verhältnis von Höhe zu Breite des Elements, H:L; von etwa 5:1 bis 15:1 beträgt.
Element (8) nach Anspruch 15, bei dem H:L etwa 8:1 ist.
Verfahren zur Herstellung eines Betts aus Füllkörperelementen, umfassend: Extrudieren eines Gemisches enthaltend eine oder mehrere keramikbildende Bestandteile; Unterteilung des extrudierten Gemisches, um Abschnitte zu bilden; Brennen der Abschnitte, um Füllkörperelemente (1, 6, 8) herzustellen, wobei jedes der Füllkörperelemente durch erste und zweite konkave Außenflächen (2, 3) an den Enden der Höhen- bzw. Breitenachse (h, w) senkrecht zu einer Längsrichtung (L) gekennzeichnet ist, wobei die konkaven Flächen mittels Flächen verbunden sind, die ausgewählt sind aus konvexen Flächen (4) und konvexen Flächen (4), die mit den konkaven Flächen durch relativ kurze, flache Zwischenflächen (7) verbunden sind, und das Element mit mindestens drei Durchlaßkanälen (5) in Längsrichtung ausgestattet ist; Zusammensetzen eines Betts aus Füllkörperelementen, das eine Vielzahl von gebrannten Füllkörperelementen enthält.