DE1544072A1

DE1544072A1 - Element zum Aufschuetten oder Fuellen von Fraktionierkolonnen

Info

Publication number: DE1544072A1
Application number: DE19661544072
Authority: DE
Inventors: Bernard Lerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-01-10
Filing date: 1966-12-24
Publication date: 1970-02-26
Also published as: US3365180A; GB1171023A; FR1507655A

Description

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Bernard J. LBSNER, Pittsburgh, Pennsylvania (USA)

Sleaent zum Aufschütten oder Füllen von Fraktionierkolonnen

Die Erfindung betrifft aufeinander zu schüttende oder zu packende Elemente zur Verwendung in Gas-Flüssigkeitskontaktkolonnen bzw. Fraktionierkolonnen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf aus Metall, keramischem Material oder Kunststoff hergestellte Elemente zum Aufschütten oder Füllen von Fraktionierkolonnen, wobei die Elemente Formen und Abmessungen besitzen, die bisher bei | aufgeschütteten bzw. aufeinandergepackten Kolonnen nicht bekannt waren und benutzt wurden.

Bei Vorrichtungen, in denen ein Kontakt zwischen Gas bzw. Dampf und Flüssigkeit stattfindet, wie beispielsweise bei aufgeschütteten Fraktionierkolonnen, ist es allgemein üblich, ein Bett aue aohüttfähigen Elementen zu verwenden. Das aufgeschüttete Bett bildet eine vergrößerte Oberfläche für den Kontakt ewisohen den beiden Phasen (Dampf und ilütaifktit) und dient ale Einrichtung zum kontinuier-

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lichen Verteilen und Mischen der durchströmenden Stoffe.

Die bisher bekannten und erhältlichen Elemente zum Auf-, schütten oder Pullen von Fraktionierkolonnen oder Fraktioniertürmen haben gewöhnlich gleichmäßige geometrische oder symmetrische Formen und besitzen, wenn sie in einem willkürlich aufgeschütteten Bett verwendet werden, eine oder mehrere unerwünschte Eigenschaften. Die meisten schüttfähigen Elemente neigen wegen ihrer geometrischen oder symmetrischen Form dazu, sich wenigstens teilweise geordnet auszurichten, obwohl sie willkürlich geschüttet wurden. Die Neigung, sich nach einem Muster regelmäßig auszurichten, ruft unerwünschte Eigenschaften des geschütteten Bettes wie hoher Druckabfall, nicht gleichförmiger Strömungswiderstand oder eine Kanalbildung und ungleichförmige radiale Dispersion der strömungsfähigen Stoffe oder Phasen hervor.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein schüttfähiges Element

zu schaffen, welches ein Bett bilden kann, das die oben '*

angegebenen Nachteile nicht aufweist. Insbesondere werden durch die Erfindung schüttfähige Elemente hoher mechanischer Festigkeit geschaffen, aus denen ein vollständig ^ willkürlich geschüttetes Bett gebildet werden kann, wenn

mehrere dieser Elemente an die gewünschte Stelle geschüttet 4

4 oder gegossen werden, wobei das Bett einen hohen und gleichförmigen Grad radialer Ablenkung und Dispersion, insbe- _s

"i sondere für die Flüssigkeit, und einen geringen Druck·*

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abfall für Gas oder Dampf aufweist. Zusätzlich besitzt ein aus den schüttfähigen Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung willkürlich geformtes Bett eine große Kontaktfläche pro Einheit des Bettvolumens, eine große, für beide strömungsfähigen Phasen zur Verfügung stehende Oberfläche und einen großen freien volumetrischen Strömungsraum .

Die bekannten schüttfähigen Elemente besitzen Flächen oder Oberflächen, die parallel zueinander liegen oder die wie durch eine ger-de Linie oder Kurve gebildet anzusehen sind, welche beim Erzeugen der Oberflächen durch eine oder mehrere parallele Stellungen hindurchgehen, oder die Elemente besitzen einige parallele Segmente. Beispielsweise ist der Raschig-Ring ein Zylinder, dessen Höhe gleich seinem Durchmesser ist j dieser Zylinder ist durch eine linienförmige Erzeugende gebildet, welche in jedem Punkt parallel zu ihrer Ausgangsstellung liegt. Bei schüttfähigen Elementen, die parallele Flächen jeder Art mit Ausnahme der die Seitenwände der Elemente begrenzenden Flächen aufweisen, ist es möglich, daß eine Fläche eine andere parallele Fläche gegen Kontakt mit den durchströmenden Mitteln abdeckt oder wie ein Sieb abschirmt.

Deshalb ist es weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein schüttfähiges Element zu schaffen, welches keine parallel zueinander liegenden Oberflächen aufweist und welches es deshalb unabhängig von seiner Ausrichtung zur Strömungsrichtung

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keiner Fläche ermöglicht, eine andere Fläche vollständig gegen die Möglichkeit des Kontaktes mit den in Kontakt zu bringenden Strömungsmitteln abzudecken oder abzuschirmen. Die Ansammlung erfindungsgemäß vorgeschlagener Elemente in einer Fraktionierkolonne bewirkt ein Minimum der gegenseitigen Abdeckung der Elemente gegenüber den durchströmenden Mittein,während eine maximale radiale Ablenkung und Dispersion der Strömungsmittel erzielt wird.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform des erfindungagemäß vorgeschlagenen Elementes Enden besitzt, die im allgemeinen nicht plan sind, ist es durch Anwendung präziser Fabrikationsverfahren möglich, insbesondere bei Metall oder Kunststoff, die Enden verhältnismäßig flach und parallel auszubilden, wodurch ein schüttfähiges Element geschaffen wird, das in geometrisch präziser Art von Hand mit gleichen Elementen gestapelt werden kann.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein schüttfähiges Element zu schaffen, welches die einzigartige Eigenschaft besitzt, unabhängig von seiner Ausrichtung die auf sie auftreffenden Strömungsmittelströme sowohl auseinanderzuführen als auch wieder zusammenzuführen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeiepiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Elementes dargestellt, und zwar zeigt

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Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des schüttfähigen Elementes,

Pig. 2 bis 4 eine Folge von Verfahrensschritten zum Herstellen einer Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Elementes zum Aufbauen von Fraktionierkolonnen, wobei

Flg. 2 ein Rohr zeigt, das einen Durchmesser d hat, der ™ etwa doppelt so groß wie die Höhe h ist,

Fig. 3 das eine in Richtung der beiden Pfeile zusammengedrückte Ende des Rohres zeigt, wodurch eine langgestreckte öffnung gebildet wird, und

Fig. 4 das entgegengesetzte,in Richtung der dort angegebenen Pfeile zusammengedrückte Ende des Rohres zeigt, wodurch sich eine zweite langgestreckte λ

öffnung ergibt,

Fig. 5 einen Schnitt nach linie 6-6 der Fig. 4, aus dem die eine öffnung und zwei der vorhandenen vier festen, ineinander übergehenden Seitenwände des Elementes zu erkennen sind, und

Fig. 6 eine Teilansioht ähnlich wie in Fig. 4, wobei ein Teil des Elementes weggebrochen ist , um die Innenfläche jeder konisch verlaufenden Seitenwand

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freizulegen.

Das zum Aufschütten oder Füllen von Fraktionierkolonnen bestimmte Element 10 besitzt zwei Enden 12 und 14 mit querverlaufenden langgestreckten öffnungen 12a und 14a. Die öffnungen 12a und 14a sind winklig zueinander versetzt. Das Element 10 besitzt vier ineinander übergehende konisch verlaufende Wände 15_f welche die Enden 12 und 14 miteinander verbinden. Jede Wand 15 ist in entgegengesetzter Richtung zu den an sie anschließenden danebenliegenden Wänden geneigt angeordnet.

Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die öffnungen 12a und 14a im wesentlichen elliptisch ausgebildet. Wenn das Element 10 gemäß den Verfahrensschritten aus Fig. 2 bis 4 aus einem Zylinder gebildet wird, können die Kantenöffnungen nicht plan, sondern leicht geworfen sein. Dies ist ein Vorteil für ein willkürlich geschüttetes Bett, da derartige öffnungen durch andere aufgeschüttete Elemente nicht vollständig verschlossen werden können.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzen die öffnungen 12a und 14a rechtwinklig zueinander verlaufende Hauptachsen, d.h. die öffnungen verlaufen rechtwinklig zueinander» Außerdem sind die öffnungen, wie dargestellt, koaxial zueinander angeordnet, d.h. liegen übereinander .

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Die vier Wände 15 des Elementes 10 gehen in einer im wesentlichen konisch verlaufenden Kurve zwischen den Enden der öffnungen 12a und 14a ineinander über. Dieses vier Seiten aufweisende Element, bei dem keine der Seiten mit einer anderen in derselben oder einer parallelen Ebene liegt, bewirkt eine Ablenkung jedes auftreffenden Strömungs· mittels in wenigstens vier verschiedene Richtungen, und zwar unabhängig von der jeweiligen Ausrichtung des geschütteten Elementes bezüglich der Strömungsrichtung des auftreffenden Strömungsmittels.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1. Element zum Aufschütten oder Füllen von Fraktionierkolonnen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß es an beiden Enden sich über seine Breite erstreckende langgestreckte öffnungen (12a,Ha) aufweist, die in einem Winkel zueinander versetzt sind, und daß es ineinander übergehende konisch verlaufende Wände (15) aufweist, die die beiden Enden (12,14) miteinander verbinden.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endöffnungen (12a,Ha) im wesentlichen elliptisch ausgebildet sind.

3« Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endöffnungen (12a,Ha) rechtwinklig zueinander versetzt sind.

4« Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander übergehenden Wände (15) von den Endöffnungen (12a,Ha) im wesentlichen nach außen gebogen konisch verlaufen.

5· Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß es aus keramischem Material besteht.

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6. Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Metall besteht

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