DE1961783A1

DE1961783A1 - Festbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1961783A1
Application number: DE19691961783
Authority: DE
Inventors: Pizzato Antonio Bruno
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1968-12-11
Filing date: 1969-12-09
Publication date: 1970-06-25
Also published as: DE1961783C3; GB1282170A; BE742843A; FR2025867A1; US3598539A; DE1961783B2; BR6915019D0; RO55383A; MY7400123A; CS164262B2; PL80367B1

Description

Dr EMIL VORWERK «»ι grdbenzell/mönchen, 9- Dezember 1969

LS I· L. IYl I L. V >—/ Ix V V L. IX Ix PATENTANWALT Mozartstr.9-Telefon 08142/6359 PoiUdiedckontO: München 175659 \J Bank: Deutschs Bank München, Zweigst. Maximilianstr., Kto. 41/3ä230

U 511/69 DrV/L

Universal Oil Products Company 30 Algonquin Road, Des Piaines, Illinois (V.St.A.)

Festbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inberührungbringen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien mit einem Bett aus granulierten oder körnigen Feststoffen, bei der das gasförmige und/oder flüssige Medium durch dieses Bett fließt. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Ausbildung und Anordnung einer Mehrzahl von geformten Siebkcrper die teilweise in die körnigen Feststoffe eingebettet werfen, wobei der eingebettete Teil eines jeden Siebes die grüßte Querschnitt sflaehe aufweist und den größten Oberflächenbereich ausmacht .

Gefäße oder Reaktoren zum Inberührungbringen eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums mit einem Bett aus körnigen Feststoffen werden in der Erdöl- und der cheia .sehen Industrie in großem Umfang verwendet. Als Beispiele für Anwendungsgebiete seien genannt: das Inberührungbringen bzw« die Umsetzung von gasförmigen, verdampften oder mischphasigen Reaktionsteilaehmern mit einem festen teilchenförmigen Katalysator in Verfahren wie beispielsweise der Naphfchareforader-ung, der Hydrodesulfurierung von Schwerbenzinen, Mitteldestillaten uric reduzierten Rohölen, der Hydrierung und EydrodsalfoTCeruns von aromatischen Einsatzmaterialien, der Isomerisierung το,η Moimlpa-

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raffinen, der Polymerisation oder Hydrierung von Monoolefinen und anderen Olefinen, der Feetbetthydrokrackung von schweren ölen o.dgl. Zu anderen Anwendungsgebieten gehören die Trocknung von feuchten Gasströmen mit einem Trockenmittel und die Auftrennung von Stoffgemischen durch selektive Sorption mit Molekularsieben.

Die drei grundlegenden Ausbildungsformen für Behandlungsvorrichtungen mit Pestbett sind solche mit Aufwärtsfluß, mit Radialfluß und mit Abwärtsfluß. Obwohl Behandlungsvorrichtungen mit Aufwärts- und mit Abwärtsfluß aus verschiedenen Gründen in der Technik wahrscheinlich am meisten angewendet werden, tritt bei beiden Typen derartiger Kontakteinrichtungen eine wesentliche betriebliche Schwierigkeit auf. Diese besteht darin, daß das Katalysatorbett, insbesondere der dem Gefäßeinlaß am nächsten gelegene Teil, in besonderem Maße einer Verstopf ung durch Rost-, Staub- oder Schmutzteilchen, Abblätterungen, Schuppen und andere feinteilige Peststoffe oder halbfeste Premdstoffe, die von dem eintretenden Medienstrom mitgeführt werden, ausgesetzt ist. Derartige Premdstoffe können aus einer oder mehreren verschiedenen Quellen eingeschleppt werden und beispielsweise Stoffe folgender Art umfassen: Glühspan oder Abblätterungen, die sich von Anlageteilen ablösen und mit dem zufließenden Strom fortgetragen werden, Metallabblätterungen oder Schmutzteilchen, die sich als Korrosionsprodukte bilden, Premdstoffe, die mit dem Medium aus Vorratsbehältern oder anderen Quellen eingepumpt werden, Koks und Polymerisate, die sich in der Anlage bilden können, z.B. in einem Erhitzer, durch den die Beschickung oder das sonstige Medium für die Behandlungseinrichtung geleitet wird, u.dgl. Verstopfungserscheinungen des körnigen Bettes treten vor allem in dem dem Medieneinlaß am nächsten gelegenen Abschnitt des Bettes, beispielsweise in den ersten dreißig cm oder ähnlichen Tiefen, auf. Diese Verstopfung verursacht einen übermäßigen Druckabfall durch das Bett und fördert eine Kanalbildung. Schließlich zwingt sie su einem Abstellen der Behandlungseinriehtung zwecks Reinigung des

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Katalysators. Die Verstopfungserscheinungen verursachen weiterhin die Bildung von toten Zonen in dem körnigen Peststoffbett, was zu einer übermäßigen Umsetzung eines Teils der Reaktionsteilnehmer und zu einer zu geringen Umsetzung eines anderen Teils sowie zu einer ungleichmäßigen Desaktivierung des Katalysatorbetts führt.

Es sind zahlreiche Wege zur Verringerung dieser auf Verstopfungserscheinungen beruhenden Schwierigkeiten angegeben worden. So sind herkömmliche zylindrisch geformte Siebe mit einem gewissen aber begrenzten Erfolg als Mittel zur Vergrößerung der Grenzfläche zwischen dem körnigen Feststoffbett und dem Mediumstrom angewendet worden. Hierdurch ist eine gewisse Verbesserung bei Pestbett-Behandlungsvorrichtungen sowohl mit Aufwärtsfluß als auch mit Abwärtsfluß erzielbar. Die herkömmlichen Korbsiebe sind jedoch nicht isröllig zufriedenstellend, wie sich erfindungsgemäß gezeigt hat wohl deshalb, weil die meisten derartigen Siebe durchgehend einen gleichmäßigen Querschnitt haben. Siebe, die keinen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen, haben sich als ungünstig oder unwirksam erwiesen, nach den Erkenntnissen der Erfindung wohl deshalb, weil sie so ausgebildet sind, daß ihr größter Oberflächenbereich am nächsten zur Grenzfläche zwischen dem Bett und dem Medium angeordnet ist. Weiterhin lagern sich in den Reaktor eintretende teilchenförmige Fremdstoffe nicht nur auf und im oberen Teil des Bettes ab, sondern auch in den Sieben. Eine derartige Siebausbildung begrenzt notwendigerweise die verfügbare Berührungsfläche zwischen den Medien und den körnigen Feststoffen. Diese Begrenzung tritt auf, weil der Betrag der Berührungsfläche quer zur Richtung des Medienflusses auf die Querschnittsfläche des Gefäßes beschränkt ist. Die einzige Vergrößerung der Berührungsfläche, die bei den bisherigen Ausführungsformen möglich ist, kann durch eine Vergrößerung der Abmessung des Korbes parallel zu der allgemeinen Fließrichtung des Mediums erreicht werden. Diese Parallelkomponente der Berührungsoberfläche ist in ähnlicher Weise

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durch die Tiefe des körnigen PestStoffbettes, die zur Aufnahme der herkömmlichen Körbe*zur Verfügung steht, begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die nicht die vorstehend erläuterten und ähnliche Mängel der bekannten Einrichtungen aufweist, und wobei insbesondere die Oberflächengröße der Berührungs- oder -grenzfläche zwischen einem fließenden Medium und einem Bett körniger Peststoffe in einer Pestbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung so groß wie möglich gemacht ist. Bei Ausbildung nach den Regeln der Erfindung weist das Gefäß zum Inberührungbringen von Medien mit einem Peststoffbett all die Vorteile der zusätzlichen Oberfläche, wie sie bei Gefäßen mit mehreren Kontaktbetten gegeben sind, auf, jedoch ohne irgendwelche der bei Mehrfachbetten einhergehenden Nachteile durch mehrere Siebe, Siebböden o.dgl., die quer durch das Gefäß hindurchgehen und zu einer Steigerung der Gefäßgröße und Unzugänglichkeit der inneren Betten in dem Gefäß führen.

In Verbindung hiermit bezweckt die Erfindung weiterhin die Schaffung einer Pestbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung, bei der die Ansammlung von Fremdstoffen den Betrieb der Anlage nicht beeinträchtigt. Dies wird erreicht durch Bildung einer Sammelzone für die unerwünschten teilchenförmigen Fremdstoffe.

Gemäß der Erfindung ist hierzu eine Festbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung mit einem Gefäß, das in Form eines Pestbetts angeordnete körnige Peststoffteilchen enthält, einem Medieneinlaß und einem Medienauslaß in dem Gefäß in Abständen von dem Festbett, und Einrichtungen zur Einführung des Mediums in das Festbett vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Mehrzahl von korbförmigen Sieben teilweise in das Festbett gegenüber dem Medieneinlaß eingebettet sind, der hervorstehende Abschnitt des Siebe offen ist, der eingebet-

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tete Abschnitt der Siebe geschlossen ist und einen größeren Oberflächenbereich und eine größere Querschnittsfläche als der hervorstehende Abschnitt aufweist, und der Teil eines jeden Siebes, der die größte Querschnittsfläche aufweist, am tiefsten eingebettet ist.

Das Siebmaterial, das zur Ausbildung der vorgenannten korbförmigen Siebe benutzt wird, kann Öffnungen irgendeiner Größe aufweisen, die klein genug sind, um ein Einfließen von Teilen der körnigen Peststoffe in die Körbe zu verhindern, andererseits aber so groß wie möglich sind, um den Druckabfall durch das Gefäß wo gering wie möglich zu halten. Die zur Verwendung kommenden Siebe sind nicht auf Maschensiebe beschränkt, es kann sich beispielsweise auch um Schlitzsiebe handeln. Unter Schlitzsieben sind Siebe zu verstehen, die eine oder mehrere Öffnungen von größerer Länge und geringer Breite aufweisen. Zu derartigen Schlitzsieben gehören.z.B. Siebe, die aus zahlreichen Längsstäben, verbunden durch einige Querstäbe, gebildet sind, zylindrische Siebe mit einem durchgehenden Schlitr. gebildet durch einen einzigen Spiralkörper, Siebe mit sin Vielzahl von Schlitzen, wie sie etwa aus eir-irn ei^r das wiederholt seine Richtung umkehrt und I Aerdureh von parallelen Gängen bildet, gefertigt s- in können, zylindrische Siebe aus parallelen, kreisförmigen und durch Querstäbe verbundenen Ringen, usw. Die Siebe können aus irgendeinem herkömmlichen Siebmaterial gefertigt sein, das für die damit in Berührung kommenden Medien geeignet ist.

Die korbförmigen Siebe gemäß der Erfindung können mannigfaltige geometrische Gestalten aufweisen. Vorzugsweise sind sie vollständig aus entsprechendem Siebmaterial gefertigt. Nach einer bevorzugten Ausbildung umfassen sie zwei koaxial zueinander liegende Zylinder von unterschiedlichen Durchmessern, die an ihren benachbarten Enden durch eine ringförmige Scheibe, die ebenfalls aus Siebmaterial besteht, miteinander verbunden sind. Der Zylinder kleineren Durchmessers ist an beiden Enden offen,

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während das der ringförmigen Scheibe entgegengesetzte Ende des Zylinders größeren Durchmessers geschlossen ist. Bei einer derartigen Ausbildung ist es häufig zweckmäßig, die ringförmige Scheibe, die die beiden Zylinder miteinander verbindet, aus einem Siebmaterial zu fertigen, das kleinere öffnungen als das für die Zylinder verwendete Siebmaterial aufweist. Diese Ausführungsform verhindert in wirksamer Weise, daß kleinere Splitter und Teilchen des körnigen Feststfoffs durch das die beiden Zylinder verbindende Sieb gehen und hierdurch das korbförmige Sieb mit Teilchen des Peststoffs anfüllen. Es ist klar, daß j) Teilchen eher zu einem Durchtritt durch die die beiden Zylinder verbindende Siebscheibe neigen, da dieser verbindende Siebteil quer zu der allgemeinen Fließrichtung des Mediums liegt. Bei einem Gefäß mit Abwärtsfluß wird diese Neigung durch die auf die körnigen Feststoffteilchen wirkende Schwerkraft versiärkt.

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal ist ein undurchlochter Metallschutzzylinder an dem Siebzylinder kleineren Durchmessers angebracht, und zwar an dem Ende, das der ringförmigen Siebscheibe entgegengesetzt ist. Dieser Metallzylinder kann sich in Richtung auf den Medieneinlaß von dem Sieb größeren Durchmessers weg erstrecken, oder der Metallzylinder )| kann in Form einer Hülse über der Außenseite oder als eine Auskleidung in der Innenseite des Endes des kleineren Zylinders angebracht sein. Der Metallzylinder kann sich bis zum Ende des kleineren SiebZylinders erstrecken oder er kann zum Teil zusammen mit und zum Teil als Verlängerung des kleinen Zylinders verlaufen. Ein solcher Metallzylinder ist besonders dann vorteilhaft, wenn eine Schutzschicht, z.B. eine Schicht aus Keramikkugeln, über der Oberfläche eines Katalysatorbetts oder eines sonstigen Betts aus körnigen Feststoffen angeordnet ist, um Fremdstoffe aus dem Medienstrom zurückzuhalten. In diesem Fall verhindert der Metallzylinder ein Hineinfallen von solchen Fremdstoffen sowie irgendwelchen zerstossenen oder abge-

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brochenen Stücken der Keramikkugeln in die korbförmigen Siebe.

Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal ist das Ende eines jeden korbförmigen Siebes, das nicht in das Bett aus körnigen Peststoffen eingebettet ist, von einer festen Kappe überdeckt. Die Anordnung einer Kappe ist besonders vorteilhaft bei Qefäßen mit Abwärtsfluß, da eine solche Kappe verhindert, daß in das Gefäß eintretende Fremdstoffe direkt in die Korbsiebe fließen und hierdurch eine Verstopfung der Siebe herbeiführen können. Stattdessen werden diese Fremdstoffe zwangsweise in die freiliegende Oberflächenschicht des Bettes aus körnigen Feststoffen bzw. die Deckschicht aus Keramikkugeln geführt, während das Medium, nach Ablagerung dieser Fremdstoffe, unter den Kappen in die Korbsiebe fließt.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung weiter veranschaulicht.

Figur 1 ist ein Teilschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 zeigt in größerem Maßstab einen Siebkörper dieser bevorzugten Ausführungsform.

Gemäß Figur 1 weist ein Gefäß 1 einen oberen Endabschnitt 2 mit einem Medieneinlaß 3 und einen unteren Endabschnitt 4 mit einem Medienauslaß 5 auf. In dem Gefäß 1 befindet sich ein Katalysatorbett 6 aus körnigen Feststoffteilchen, das am Boden auf einer Schicht 9 aus Keramikkugeln ruht; letztere werden wiederum von einem Sieb 11 getragen, das über dem Medienauslaß 5 angebracht ist. In das Katalysatorbett 6 sind eine Mehrzahl von korbförmigen Sieben 7 und 10 eingebettet. Diese Siebe werden durch eine Deckschicht 8 aus Keramikkugeln, die sich auf dem Kopf des Katalysatorbetts 6 quer durch das Gefäß 1 erstreckt, an Ortuid Stelle gehalten. Die korbförmigen Siebe 7 und 10 werden auch durch das Katalysatorbett 6 selbst an Ort und Stelle gehalten. Die korbförmigen Siebe 7 und 10

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stehen bis über die Deckschicht 8 in Richtung auf den Medieneinlaß 3 hervor. Die korbförmigen Siebe 10 reichen weiter abwärts in Richtung auf den Auslaß 5, als die korbförmigen Siebe 7. Durch diese Anordnung können mehr korbförmige Siebe in dem Katalysatorbett 6 eingebettet werden, als das bei gleicher Tiefe aller Siebe möglich wäre. Die flacheren oder kürzeren Siebe 7 sind jeweils zwischen tieferen oder längeren Sieben 10 angeordnet; hierdurch wird die Berührungsfläche des Mediums mit dem Katalysatorbett 6 weiter vergrößert.

Als Beispiel sei eine Verwendung des Gefäßes bei einem Hydrofeinungsverfahren zur Entfernung von schwefel-, stickstoff- und sauerstoffhaltigen Verbindungen und anderen Verunreinigungen aus einem Beschickungsstrom von Naphtha und Wasserstoff betrachtet. Das Wasserstoff enthaltende Naphthaeinsatzmaterial tritt durch den Einlaß 3 in das Gefäß 1 ein. Der Gasstrom trifft dann entweder auf die Kappen der korbförmigen Siebe 7 und 10 oder fließt durch die Keramikkugelschicht 8 und* kommt mit dem Katalysatorbett 6 in Berührung. Der Hauptanteil jeglicher fester Verunreinigungen bleibt unter Abscheidung auf der Oberfläche der Keramikkugelschicht 8 oder eingebettet in deren oberen Abschnitt zurück. Der Wasserstoff, die Naphtha und gasförmige oder flüssige Verunreinigungen kehren dann ihre Pließrichtung um und fließen aufwärts unter die Kappen der Siebe 7 und 10 und dann abwärts in die korbförmigen Siebe 7 und 10 selbst. Danach fließen die Medien durch die Maschenöffnungen der verschiedenen Oberflächen der Siebe 7 und.10 und dann in das Katalysatorbett 6, wo die verschiedenen gasförmigen und/oder flüssigen Verunreinigungen mit Wasserstoff unter Bildung von Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Wasserdampf und gegebenenfalls anderen flüssigen oder gasförmigen Stoffen umgesetzt werden. Danach fließt der umgewandelte Materialstrom durch die Keramikkugelschicht 9 und den Medienauslaß 5 ab.

In der Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines korbförmigen Siebes gemäß der Erfindung mehr im Einzelnen

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erläutert. Gemäß Figur 2 umfaßt das korbförmige Sieb 7' einen ersten Siebzylinder 12. Das untere Ende dieses Siebzylinders ist an einer ringförmigen Siebscheibe 13 angebracht, die sich quer über den Kopf eines zweiten Siebzylinders 14 erstreckt. Der Siebzylinder 14 hat einen größeren Durchmesser als der Siebzylinder 12. Das andere Ende des Siebzylinders 14 ist durch eine Siebscheibe 15, die ebenfalls aus Siebmaterial besteht, geschlossen. Bei einem Ausführungsbeispiel bestanden der Siebzylinder 12, der Siebzylinder 14 und die Siebscheibe 15 aus einem Siebmaterial mit öffnungen von etwa 2,36 mm,während die ringförmige Siebscheibe 13, die sich zwischen den Siebzylindern 12 und 14 erstreckt, aus einem Siebmaterial mit öffnungen von etwa 0,83 mm bestand. Die ringförmige Siebscheibe 13 kann mit den Siebzylindern 14 und 12 beispielsweise durch Verflechten der freien Enden durchschnittener Drähte der aneinandergrenzenden Siebe, Verflechten mit einem zusätzlichen Draht, o.dgl., verbunden werden. Das Sieb 7¹ umfaßt weiterhin einen hohlen ungelochten Metallzylinder 16, der in das stromaufwärts gelegene Ende des Siebzylinders 12 reicht und ein Stück zusammen mit diesem verläuft. Vom oberen Ende des Metallzylinders 16 führen mehrere Haltestäbe 17 aufwärts, an diesen Haltestäben ist eine feste Metallkappe 18 angebracht, so daß sie sich ein kurzes Stück von dem Ende des MetallZylinders 16 entfernt befindet. Die Ränder der Metallkappe l8 reichen abwärts bis unter das Oberende des Metallzylinders 16, so daß das Medium zum Eintritt in das Bett durch daa korbförmige Sieb 7¹ zunächst abwärts bis unter den Rand der Metallkappe 18 und dann wieder aufwärts über die oberen Ränder des Metallzylinders 16 und dann wieder abwärts durch den Metallzylinder 16 und danach durch die Siebwandungen des korbförmigen Siebes 7^f in das angrenzende Katalysatorbett fließen muß. Der Metallzylinder l6, die Haltestäbe 17 und die Kappe 18 stellen sämtlich Teile eines einzigen Baukörpers dar, der in das Sieb 7' eingesetzt und allein durch Reibungskräfte an Ort und Stelle gehalten werden kann. Der Kappenbaukörper kann dann sehr leicht von dem Siebteil des korb-

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förmigen Siebes 7¹ entfernt werden,-wenn eine Reinigung des korbförmigen Siebes 7¹ vorgenommen werden soll.

In den Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung ist eine vorteilhafte Ausführungsform erläutert worden, die Erfindung ist aber nicht auf diese besondere Ausbildung beschränkt.

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Claims

Patentansprüche

Iy Festbettreaktions- oder -behandlungsvorrichtung mit einem Gefäß, das in Form eines Festbetts angeordnete körnige Feststoffteilchen enthält, einem Medieneinlaß und einem Medienauslaß in dem Gefäß in Abständen von dem Festbett, und Einrichtungen zur Einführung des Mediums in das Festbett, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von korbförmigen Sieben (7» 10) teilweise in das Festbett (6) gegenüber dem Medieneinlaß (3) eingebettet sind, der hervorstehende Abschnitt der Siebe offen ist, der eingebettete Abschnitt der Siebe geschlossen ist und eine größere Oberflächenausdehnung und Querschnittsfläche als der hervorstehende Abschnitt aufweist, und der Teil eines jeden Siebes, der die größte Querschnittsfläche aufweist, am tiefsten eingebettet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die korbförmigen Siebe (7, 10) jeweils zwei koaxial aneinander grenzende Siebzylinder (12, IM) von unterschiedlichen Durchmessern umfassen, die an ihren benachbarten Enden durch eine ringförmige Siebscheibe (13) miteinander verbunden sind, der Siebzylinder (12) kleineren Durchmessers an beiden Enden offen ist, während das der ringförmigen Siebscheibe (13) entgegengesetzte Ende des Siebzylinders (14) größeren Durchmessers geschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Siebscheibe (13 )aus einem Siebmaterial besteht, das kleinere öffnungen als die der beiden koaxialen Siebzylinder (12, IM) aufweist.

¹J. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem hervorstehenden Abschnitt der korbförmigen Siebe (7, 10) ein undurchlochter hohler Metallschutzzylinder (16) angebracht ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die korbförmigen Siebe (7, 10) aus geschlitztem Siebmaterial gebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß der hervorstehende Abschnitt eines jeden korbförmigen Siebes (7, 10, 16) von einer festen Kappe (18) überdeckt ist, die sich im Abstand von dem offenen Ende des Siebes befindet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß einige (Siebe 10) der korbförmigen Siebe tiefer als andere (Siebe 7) eingebettet sind.

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