DE1167801B - Kolonne mit flaechenfoermigen Einbauten zur Ausfuehrung von Abscheide-, Trenn- und Stoffaustauschverfahren - Google Patents

Description

• Kolonne rnit flächenförmigen Einbauten zur Ausführung von Abscheide-, Trenn- und Stoffaustauschverfahren In der chemischen Verfahrenstechnik wird häufig die Aufgabe gestellt, aus Stoffströmen eine oder mehrere darin enthaltene Komponenten teilweise oder vollständig zu entfernen oder gewisse Bestandteile eines Stoffstroms auf andere Weise, z. B. durch elektrostatische Abscheidung oder Filtration, zurückzuhalten. Andere Trennvorgänge, wie Rektifikationen oder Extraktionen, können mit einem Filtervorgang gekoppelt sein. Die zur Ausführung von Abscheide-, Trenn- und Stoffaustauschvorgängen im Behandlungsraum angewendeten technischen Mittel sollen in allen Fällen den strömenden Stoff oder das Stoffgemisch über den Querschnitt des Behandlungsweges gleichmäßig verteilen und ihm eine möglichst große Oberfläche darbieten.
• Es ist in diesem Zusammenhang für Reaktionskolonnen und Wärmeaustauscher bereits bekannt, flächenförmige senkrecht stehende feste Einbauten im Querschnitt evolventenförmig zu krümmen und als Evolute des Evolventenproffis im Zentrum des mit Einbauten auszufüllenden Hohlraums einen Zylinder anzuordnen. Solche Einbauten ergeben für jedes beliebige Volumenelement des ausgefüllten Innenraums gleich große aktive Oberflächen, ohne daß sich die eingebauten Flächen gegenseitig berühren oder kreuzen. Sie bilden ferner mit Bezug auf die Kolonnenachse weder in axialer noch radialer Richtung wabenförmige Teilräume. Die gleichbleibende Flächendichte im Arbeitsraum bedeutet bei vorgegebenem Flächenabstand unter der Voraussetzung in jedem Raumelement gleicher Stoffaustausch- bzw. Abscheidebedingungen auch die maximal mögliche aktive Fläche solcher Einbauten.
• Es wurde nun gefunden, daß die bekannten mit evolventenförmig gekrümmten Flächen versehenen Kolonnen weiter verbessert und insbesondere einem breiteren Anwendungsbereich bei der Ausführung kontinuierlicher Verfahren erschlossen werden, wenn der zentral angeordnete Zylinder bzw. Verdränger als Nabe ausgebildet ist und mit den daran befestigten evolventenförmig gekrümmten Flächen in der Kolonne drehbar ist.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
• Die Fig. 1 zeigt schematisch den Querschnitt des mit Einbauten nach der Erfindung ausgestatteten Arbeitsraums. Die Einbauten bestehen aus einer Vielzahl untereinander identisch evolventenförmig gekrümmter Wände 1, die zueinander um die Achse des Arbeitsraums spiralähnlich gedreht sind. Die Wände 1 erstrecken sich vom zylindrischen Verdränger 2, der den Basiskreis (Evolute) der evolven- tenförmig eingebauten Elemente bildet, bis zur äußeren Wand 3. Zwei jeweils benachbarte Wände 1, die mit vorbestimmtem Abstand am Basiskreis befestigt sind, behalten diesen gegenseitigen Abstand bis zum Anlagepunkt einer der eingebauten Wände 1 an der Wand 3 bei. Aus dieser Tatsache ergeben sich einfache Herstellungsweisen für Füllungen mit evolventenförmig gekrümmtem Profilquerschnitt. Da die einzubauenden Wände 1 im allgemeinen leicht biegsam sind, können sie zunächst ohne Krümmung an dem Verdrängerrohr 2 befestigt werden. Aus den ebenen Wandflächen treten in regelmäßiger Verteilung geeignet geformte Distanzelemente heraus. Man kann dann durch einen einfachen Wickelvorgang das zunächst radial orientierte Büschel der Wände 1 unter wesentlicher Verringerung seines Außendurchmessers in die evolventenförmige Lage bringen.
• In Fig. 3 sind als Beispiel für Distanzelemente warzenartige Ausbeulungen4 dargestellt. Sie sind entweder aus dem Flächenwerkstoff herausgedrückt oder getrennt hergestellt und dann auf die Wandflächen 1 aufgesetzt. Distanzelemente zwischen den Wandflächen 1 können ferner nach F i g. 4 aus zwischengefügten Drahtwendeln 5 bestehen, deren Windungen vom zylindrischen Verdränger 2 bis zur Wand 3 bis auf ein gewünschtes Maß auseinandergezogen sind. Der Durchtritt von Dampf und Flüssigkeit wird dann bei einem im Arbeitsraum in senkrechter Richtung vor sich gehenden Stoffaustausch nicht behindert. An Stelle von gedrückten oder gewendelten Distanzelementen 4-bzw. 5 können selbstverständlich die Wändel selbst aus einem dünnen Wellblech oder wellenförmig verformtem Drahtgewebe bestehen, wobei das Maß der Welligkeit den Abstand der evolventenförmig eingebauten Wände bestimmt.
• Die Herstellung von Füllungen nach der Erfindung ist indes nicht auf das oben beschriebene Wickelverfahren beschränkt, bei dem die ursprünglich radiale Lage der Wände 1 durch einen Drehvorgang um die Achse des zu füllenden Raums aufgehoben wird. Die einzelnen Austauschelemente können auch vor der Verbindung mit dem Verdrängerzylinder evolventenförmig profiliert und dann in den Arbeitsraum eingesetzt werden.
• Die untereinander gleichbleibenden Abstand haltenden und evolventenförmig profilierten Flächen lassen sich erfindungsgemäß komplizierteren diskontinuierlichen Betriebsverhältnissen dadurch besonders gut anpassen, daß der die Evolute bildende Zylinder 2 oder ein Zylinder mit größerem Durchmesser als drehbare Nabe ausgebildet ist. Diese Nabe bildet mit den daran befestigten Flächen 1 ein einheitliches System, das sich in dem zylindrischen Mantel 3 dreht.
• Die Fig. 1 und 2 zeigen das Grundsätzliche eines solchen Systems. Die am Zylinder 2 befestigten Arbeitsflächen 1 schleifen entweder mit ihren freien äußeren Kanten auf der Innenfläche des Mantels 3, wie es in der Fig. 1 rechts dargestellt ist, oder ein sämtliche Kanten verbindender Zylinder bewegt sich mit geringem Abstand am Mantel3 vorbei (linker Rand der F i g. 1). Dem in F i g. 1 dargestellten schematischen Schnitt durch das umlaufende System 1, 2 entspricht die Ausbreitung der Einbauten 1 in die Zeichenebene gemäß F i g. 2.
• Der periodische bzw. diskontinuierlich wiederholte Ablauf einer verfahrenstechnischen Behandlung von Stoffen wird mit einem solchen drehbaren System auf folgende Weise erreicht: Gegenüber dem oberen stirnseitigen Ende des Rotors 1, 2 befinden sich sektorähnlich angeordnete Hauben 6 und unten lagemäßig entsprechende Auffangelemente7. Die Hauben 6 bzw. Auffangelemente 7 sind mit dem Mantel 3 fest verbunden. Sektorähnlich bedeutet in diesem Fall, daß die seitlichen Flächenbegrenzungen der Hauben 6 bzw. Auffangelemente7 den spiralähnlichen bzw. evolventenförmigen Profllschnitten der Wände 1 folgen. Die senkrecht übereinanderliegenden Hauben 6 und Auffangelemente 7 bilden also in Verbindung mit den gemeinsam drehbaren Wänden 1 geschlossene senkrechte Behandlungskammern durch die sich mittels einer Drehung des Zylinders 2 entweder periodisch oder zeitlich ungleichmäßig Ausschnitte des rotierenden Flächensystems nacheinander hindurch bewegen können.
• In einer solchen Vorrichtung können aufeinanderfolgend außer einem Stoffaustausch mit einem von unten nach oben durchtretenden Stoffstrom, wie er in F i g. 2 durch aufwärts gerichtete Pfeile dargestellt ist. andere Behandlungen bzw. stufenweise Behandlungen stattfinden, z. B. Waschvorgänge oder Ablösung von Feststoffbelägen der Wände 1 von oben nach unten. Im letzteren Fall kann eine gegebenenfalls notwendige Anpassung des Wärmestroms nach Größe und Richtung an die einzelnen Phasen diskontinuierlicher Vorgänge durch einen nicht näher dargestellten mehrzelligen Steuerkopf erreicht werden. Der mehrzellige Steuerkopf schließt die sektorähnlichers Ausschnitte der drehbar eingebauten Flächen während eines Umlaufs abwechselnd an entsprechende kalte oder temperierte Ströme von Gasen oder Flüssigkeiten an.
• Die gleiche oder eine ähnliche Anordnung drehbarer Einbauten 1, 2 ist auch zweckmäßig für die elektrostatische Abscheidung bei trocken ausführbaren Verfahren. Dabei können jeweils ein oder mehrere senkrechte Ausschnitte des gesamten Rotors 1, 2 einem elektrostatischen Niederschlags- bzw. Beladevorgang ausgesetzt sein, während die entsprechende Zahl der anderen Ausschnitte entladen bzw. entleert wird. Danach wird durch eine Drehbewegung des Systems die Lage der Ausschnitte gewechselt.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Kolonne mit flächenförmigen Einbauten zur Ausführung von Abscheide-, Trenn- und Stoffaustauschverfahren, in der die eingebauten Flächen parallel zur Kolonnenachse orientiert, an einem zentral angeordneten Zylinder befestigt und im Querschnitt evolventenförmig gekrümmt sind, dadurch gekennzeichnet. daß der zentral angeordnete Zylinder (2) als Nabe ausgebildet und mit den daran befestigten evolventenförmig gekrümmten Flächen (1) in der Kolonne drehbar ist.
2. 2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (1, 2) schrittweise um vorzugsweise gleiche Winkelwege drehbar sind.
3. 3. Kolonne nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des zu behandelnden Stoffstroms durch vertikale Teile der Kolonne oberhalb der drehbaren Einbauten (1, 2) sektorähnliche Hauben (6) fest angeordnet sind, deren seitliche Begrenzungen den evolventenförmig gekrümmten Profilschnitten entsprechen.
4. 4. Kolonne nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung und Sammlung des durch vertikale Teile der Kolonne geleiteten Stoffstroms unterhalb der drehbaren Einbauten (1. 2) Auffangelemente (7) fest angeordnet sind, deren seitliche Begrenzungen den evolventenförmig gekrümmten Profil schnitten entsprechen. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 729 339; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 016 237.