DE1042546B

DE1042546B - Kontaktvorrichtung fuer eine feste und eine fluessige Phase

Info

Publication number: DE1042546B
Application number: DEB42976A
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Berry
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-12-30
Filing date: 1956-12-29
Publication date: 1958-11-06
Also published as: NL104715C; FR1143344A; US3010806A; BE553561A; GB805387A

Description

Kontaktvorrichtung für eine feste und eine flüssige Phase Die Erfindung betrifft eine liontaktvorrichtung für eine feste und eine flüssige Phase, wobei sich die feste Phase in feinverteiltem Zustand befindet und die flüssige Phase durch ein Gas, einen Dampf oder eine Flüssigkeit gebildet wird. Eine solche Vorrichtung kann insbesondere zum Wärmeaustausch zwischen der festen und der flüssigen Phase verwendet werden, um chemische Reaktionen zwischen den beiden Phasen auszuführen oder auch um die flüssige Phase mittels der festen Phase katalytisch zu aktivieren.
Es ist bereits eine Kontaktvorrichtung dieser Art bekannt, welche aus einer Kolonne besteht, die am unteren Ende einen Einlaß für die flüssige Phase und einen Auslaß für die feste Phase sowie am oberen Ende einen Einlaß für die feste Phase und einen Auslaß für die flüssige Phase aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die eine bessere Berührung zwischen den Phasen und eine wirksamere Trennung derselben nach der Berührung gewährleistet.
Das wesentliche Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß eine Reihe von geneigten Ebenen in verschiedener Höhe abwechselnd auf der einen Wand und auf der gegenüberliegenden Wand der Kolonne angeordnet ist, wobei der mittlere Bereich der Kolonne frei bleibt, daß auf den einer geneigten Ebene in der Höhe derselben gegenüberliegenden Teil der Wand der Kolonne eine senkrechte Prallfläche aufgebracht ist, wenn nicht die Wand der Kolonne selbst als Prallfläche dient, daß im mittleren Bereich der Kolonne eine Reihe von prismenstumpfförmigen Leitwänden angeordnet ist, daß jede Leitwand zwischen zwei aufeinanderfolgenden geneigten Ebenen und im Abstand von denselben liegt, daß die schräge Seite jeder Leitwand in der gleichen Richtung geneigt ist wie die darüberliegende geneigte Ebene, und daß die Seitenflächen jeder Leitwand im Abstand von der die geneigten Ebenen tragenden Wand der Kolonne liegen und mit derselben für den wahlweisen Durchgang der beiden Phasen dienende Kanäle bilden, in welche die geneigten Ebenen hineinragen und welche in den zwischen der schrägen Seite jeder Leitwand und der Grundfläche der darüber befindlichen Leitwand liegenden Raum münden, so daß diese Räume Berührungs- und Mischungskammern für die beiden Phasen bilden.
Infolge der großen Geschwindigkeit, die der flüssigen Phase erteilt werden kann, wird in jeder Beriihrungskammer eine innige Mischung der flüssigen und der festen Phase erzielt und infolgedessen eine ausgezeichneteBerührung zwischen den beiden Phasen.
Durch den Aufprall der Mischung auf die Wand der Kolonne oder auf irgendeine andere Wand, die auf dieselbe zwecks Verminderung der Abnützung aufgebracht ist, wird jedoch jede Mitnahme der einen Phase durch die andere vermieden. Dieser Aufprall ermöglicht vielmehr eine vollkommene Trennung der beiden Phasen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die schräge Seite jeder Leitwand und die unmittelbar darüberliegende geneigte Ebene im wesentlichen parallel und unter einem Winkel von ungefähr 300 zur Waagerechten geneigt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die Leitwände hohl, und ihre inneren Hohlräume bilden die Berührungskammern für einen oder mehrere andere Berührungskreisläufe, die mit dem ersten Kreislauf verschachtel sind.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt der Vorrichtung; Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit teilweise weggebrochenen Teilen; die Fig. 3 und 4 sind den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen und zeigen eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei verschachtelten Kreisläufen.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung aus einer Kolonne 1, die am unteren Ende einen Einlaß für die flüssige Phase und einen Auslaß für die feste Phase sowie am oberen Ende einen Einlaß für die feste Phase und einen Auslaß für die flüssige Phase aufweist. Alle diese Rohrleitungen sind aber der Einfachheit halber nicht dargestellt. An der Innenwand der Kolonne sind geneigte Ebenen a, b, c befestigt, die in verschiedener Höhe abwechselnd auf der einen Wand und auf der gegenüberliegenden Wand der Kolonne angeordnet sind. Diese geneigten Ebenen haben vorzugsweise eine Neigung von ungefähr 30° zur Waagerechten. Zwischen den aufeinanderfolgenden geneigten Ebenen sind prismenstumpfförmigeLeitwände A,B... angeordnet, die an der Kolonne durch VerschweiBen befestigt sind, wie beispielsweise bei 2 angedeutet ist. Die obere schräge Seite 3 jeder Leitwand ist in derselben Richtung geneigt wie die obere geneigte Ebene und vorzugsweise zu dieser parallel.
Die untere Seite 4 jeder Leitwand ist waagerecht, und die an die untere Kante und an die obere Kante der schrägen Seite 3 angrenzenden Seiten 5 und 6 sind senkrecht. Die Seiten 5 und 6 begrenzen mit der Wand der Kolonne senkrechte Durchgangskanälep.
Der zwischen der schrägen Seite 3 einer Leitwand und der unteren Seite 4 der unmittelbar darüberliegenden Leitwand befindliche Raum bildet eine Berührungskammer für die feste und die flüssige Phase.
In jeder Berührunbsliammer, beispielsweise in der zwischen den Leitwänden A und B liegenden Berührungskammer, ist der Vorgang der folgende: Die feste Phase S, die von der schrägen Seite 3 der Leitwand 24 durch den Kanal p auf die geneigte Ebene b gelangt, fließt von dieser auf die schräge Seite 3 der unteren Leitwand B ab. Die flüssige Phase, deren Weg durch gestrichelte Pfeile angegeben ist, gelangt mit großer Geschwindigkeit aus der unterhalb der Leitwand B liegenden Berührungskammer in den Kanal p, der zwischen der Seite 6 dieser Leitwand und der Wand der Kolonne 1 ausgespart ist.
Bei ihrem Durchgang zwischen der Unterseite der geneigten Ebene b und dem Scheitel der Leitwand B stößt die flüssige Phase auf die feste Phase S, mit der sie sich mischt und die sie infolgedessen mit großer Geschwindigkeit quer zur Kolonne mitnimmt. Der so erzielte gemischte Strom prallt dann auf die gegeniiberliegende Wand der Kolonne oder auf irgendeine andere Wand, die auf diese zwecks Verminderung der Abnützung aufgebracht ist. Infolge dieses Aufpralls wird die Mischung in ihre Bestandteile zerlegt. Die festen Teilchen fallen auf die untere geneigte Ebene c, wobei sie durch den zwischen der Seite 5 der Leitwand B und der Wand der Kolonne ausgesparten Kanal p hindurchgehen. Die flüssige Phase steigt in der Berührungskammer empor und geht um die obere Leitwand A herum, um in die obere Berührungskammer einzutreten oder um die Kolonne zu verlassen, wenn es die letzte Stufe war.
Infolge des aufeinanderfolgenden Aufprallens auf die Wand der Kolonne und infolge der durch die Leitwände bewirliten aufeinanderfolgenden Ablenkungen wird eine ausgezeichnete Trennung der Bestandteile erzielt, obwohl ihre 36mischung in der Berührungskammer sehr innig war.
Im Hinblick auf die Breite der Leitwände sind diese liorzugsweise hohl ausgebildet und weisen zur Verminderung ihres Gewichts Hohlräume 8 auf.
GemäB einem wichtigen Älerkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die Hohlräume 8 der aufeinanderfolgenden Leitwände vorteilhaft dazu benützt werden, mit dem ersten Kreislauf einen oder mehrere andere Kreisläufe zu verschachteln, wobei die Hohlräume 8 die Berührungskammern der zusätzlichen Kreisläufe bilden.
Die Teile jedes Kreislaufes tragen dieselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2, mit dem Index 1 für den ersten Kreislauf und mit dem Index 2 für den zweiten Kreislauf. Diese beiden Kreisläufe können voneinander vollständig unabhängig sein und hintereinander oder parallel wirken. Wenn sie parallel wirken, können sie Einlässe und Auslässe aufweisen, die beiden Phasen gemeinsam sind. Im anderen Fall besitzt jeder Kreislauf getrennte Einlässe und Auslässe für die beiden Phasen.
Die Leitwände der beiden Kreisläufe sind in der dargestellten Weise übereinandergestapelt, wobei die Leitwände des gleichen Kreislaufes paarweise angeordnet sind. Es handelt sich aber nicht um eine einfache Stapelung, sondern um eine Verschachtelung, weil eine schräge Seite 3 jeder Leitwand gegenüber der waagerechten unteren Wand 4 der oberen Leitwand angeordnet werden muß. Diese schräge Seite 3 wird daher im Inneren des Hohlraumes 8 der oberen Leitwand ausgebildet und stützt sich gegen die Innenseite der unteren Seite 4 dieser Leitwand ab. Sie ist gegenüber der schrägen Seite 3 der oberen Leitwand um einen Winkel von 900 versetzt angeordnet.
Alle Hohlräume31 des ersten Kreislaufes sind in derselben Richtung ausgerichtet, und die Hohlräume 82 des zweiten Kreislaufes sind in einer zu dieser Richtung senkrechten Richtung ausgerichtet. Geometrisch gesehen, ergibt sich jeder Kreislauf aus dem vorhergehenden durch eine senkrechte Amplitudenverschiebung, die gleich ist der Höhe der senkrechten Seite 5 des Prismenstumpfes, welche die untere Kante der schrägen Seite 3 einschließt, und einer Drehung um 900.
Dasselbe gilt ganz allgemein für n verschachtelte Kreisläufe, von denen sich jeder aus dem vorhergehenden ergibt durch dieselbe Verschiebung und durch eine Drehung um 7lln.
Im Hinblick auf die Verschachtelung der Leitwände besteht die einfachste Art der Konstruktion in der Bildung eines einteiligen Blockes 9, in dem die aufeinanderfolgenden Hohlräume ausgespart und abwechselnd um 900 zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die untere Seite jedes Hohlraumes schräg ist und die schräge Seite der unmittelbar darunterliegenden Leitwand bildet. Der einteilige Block 9 ist an der Wand der Kolonne 1 durch vier Rippen 10 befestigt, die vier Kanälep begrenzen. Dabei sind die beiden Kanäle p1 für den ersten Kreislauf und die beiden Kanäle P2 für den zweiten Kreislauf bestimmt.
Jede geneigte Ebene, wie z. B. bl, teilt den entsprechenden Kanal p1 in zwei Teile, die miteinander nur durch das Innere der entsprechenden Berührungskammer verbunden sind, welche durch den Hohlraum 82 gebildet wird, der in der Leitwand A2 des zweiten Kreislaufes ausgespart ist.
Wie ein Vergleich der Fig. 1 und 3 zeigt, ist die Wirkungsweise jedes Kreislaufes dieselbe wie die oben beschriebene.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kontaktvorrichtung für eine feste und eine flüssige Phase, bestehend aus einer Kolonne, die am unteren Ende einen Einlaß für die flüssige Phase und einen Auslaß für die feste Phase sowie am oberen Ende einen Einlaß für die feste Phase und einen Auslaß für die flüssige Phase aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß a) eine Reihe von geneigten Ebenen (a, b, c . -. .) in verschiedener Höhe abwechselnd auf der einen Wand und auf der gegenüberliegenden Wand der Kolonne angeordnet ist, wobei der mittlere Bereich der Kolonne frei bleibt, b) daß, wenn nicht die Wand der Kolonne selbst als Prallfläche dient, auf den einer geneigten Ebene in der Höhe derselben gegenüberliegenden Teil der Wand der Kolonne eine senkrechte Prallfläche aufgebracht ist, c) daß im mittleren Bereich der Kolonne eine Reihe von prismenstumpfförmigen Leitwänden (A, B ...) angeordnet ist, d) daß jede Leitwand zwischen zwei aufeinanderfolgenden geneigten Ebenen und im Abstand von denselben angeordnet ist, daß die schräge Seite (3) jeder Leitwand in der gleichen Richtung geneigt ist wie die darüberliegende geneigte Ebene und daß die Seitenflächen (5, 6) jeder Leitwand im Abstand von der die geneigten Ebenen tragenden Wand der Kolonne angebracht sind und mit derselben für den wahlweisen Durchgang der beiden Phasen dienende Kanäle (p) bilden, in welche die geneigten Ebenen hineinragen und welche in den zwischen der schrägen Seite (3) jeder Leitwand und der Grundfläche (4) der darüber befindlichen Leitwand liegenden Raum münden, so daß diese Räume Berührungs- und Mischungskammern für die beiden Phasen bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Seite (3) jeder Leitwand (A, B . . .) und die unmittelbar darüberliegende geneigte Ebene (a, b, c . . .) im wesentlichen parallel und unter einem Winkel von ungefähr 30° zur Waagerechten geneigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände (S, B . . .) hohl sind und ihre inneren Hohlräume (8) Berührungskammern für einen oder mehrere Kreisläufe bilden, die mit dem ersten Kreislauf verschachtelt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung von n Kreisläufen, wobei n eine ganze Zahl oder mindestens gleich 2 ist, jeder Kreislauf aus fl Kammerpaaren gebildet ist und sich aus dem vorhergehenden durch eine senkrechte Amplitudenverschiebung, die gleich ist der Höhe der senkrechten Seite (5) des Prismenstumpfes, welche die untere Kante der schrägen Seite (3) einschließt, und einer Drehung um aIn ergibt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Leitwände verschachtelt sind, wobei die schräge Seite (3) jeder Leitwand in dem Hohlraum (8) der unmittelbar darüberliegenden Leitwand auf der Innenseite der unteren Seite dieser Leitwand ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände der verschachtelten Kreisläufe einen einteiligen Block (9) bilden, der mit der Wand der Kolonne (1) durch Rippen (10) verbunden ist, welche mit der Wand der Kolonne Durchgangskanäle (pt, p2) für die feste und die flüssige Phase der verschiedenen Kreisläufe bilden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 939 806, 945 923; schweizerische Patentschrift Nr. 291 799; USA.-Patentschrift Nr. 2 766 534.