DE2310652A1 - FLUIDUM-FLUIDUM CONTACT DEVICE - Google Patents
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Description
MASS TRANSFER LIMITED, 124 Highgate, Kendal, Westmorlaid/MASS TRANSFER LIMITED, 124 Highgate, Kendal, Westmorlaid /
EnglandEngland
"Fluidum-Fluidum-Kontaktapparat11 "Fluid-Fluid Contact Apparatus 11
Die Erfindung betrifft einen Fluidum-Fl\iidum-Kontaktapparat mit Püllkörpersäule.The invention relates to a fluid-fluid contact apparatus with packing column.
Fluidum-Fluidum-Kontaktapparate, die wechselseitig (Jas/Flüssigkeit in Berührung bringen, sind bekannt.Fluidum-fluidum contact apparatus, which are reciprocally (Jas / liquid bring into contact are known.
Grundsätzlich weisen Fluidum-Fluiduro-Kontaktapparate der oben genannten Art eine Säule oder einen anderen Aufbau mit einem oder mehreren Betten aus Füllkörpern auf und haben ferner Mittel zum Einleiten der in dem Bett bzw. den Betten miteinander in Kontakt kommenden Medien. In vielen Fällen werden die Medien im Gegenstrom in Kontakt gebracht, wobei" α ie dichtere durch die Füllkörpersäule abwärts und die weniger dichte aufwärts durch das Bett strömt. Es ist nicht erforderlich, daß die beiden Medien mittels einer Zwangszu-.■fiinrunr/ in das Bett geleitet werden, und deshalb löttt man z.B. bpi sogenannten Abwasserfilterbetten die Ablaufflüssigkeit auf die Oberfläche eines Füllkörperbettes rieseln, durch das Luft (gewöhnlich ohne Zwangsströmung) hindurchtreten kann, um eine aerobische, biologische Behandlung des Wassers stattfinden 7m J.assen.In principle, Fluidum-Fluiduro contact apparatus of the type mentioned above have a column or some other structure with one or more beds of packing and also have means for introducing the media coming into contact with one another in the bed or beds. In many cases the media are brought into contact in countercurrent, with the more dense flowing down through the packed column and the less dense flowing up through the bed bed are passed, and therefore it löttt example bpi so-called waste water filter beds, the flow of liquid on the surface of a packed bed trickle, can pass through the air (usually without forced flow) to an aerobic biological treatment of the water take place 7m J.assen.
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Pur solche Apparate sind bereits eine große Zahl von Füll- körpern bekannt geworden, 25.B. Raschig-Ringe, Berl-Sattel- körper, Intalox-Sattelkörper und Pall-Ringe. Im Falle der Verwendtang von Raschig- oder Pall-Ringen können die Betten geschichtet sein (das sind Betten, bei denen jedes Element in besonderer Lage angeordnet ist) oder die Betten sind geschüttet (das sind Betten, in denen wenigstens ein Teil der Elemente geschüttet ist). Sattelfüllkörper werden i. allg. geschüttet. A large number of packing elements have already become known for such apparatus , 25.B. Raschig rings, Berl saddle bodies, Intalox saddle bodies and Pall rings. If Raschig or Pall rings are used, the beds can be layered (that is, beds in which each element is arranged in a special position) or the beds are piled up (that is, beds in which at least some of the elements are piled up ). Saddle fillers are i. generally poured.
Bei bestimmten Anwendungen von Kontaktapparaten, speziell Abwasserreinigungsbetten, besteht die Neigung, daß sich der obere Teil des Bettes mit festem Material, das sich dort ab setzt, als Folge des Kontaktes der zusammentreffenden Medien verstopft. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß man diesem Problem begegnen kann, indem man den oberen Teil des Bettes so ausfuhrt, daß er eine geringere Oberfläche pro Volumeneinheit als der untere Teil des Bettes hat. In certain applications of contact apparatus, especially sewage treatment beds, there is a tendency for the upper part of the bed to become clogged with solid material which settles there as a result of the contact of the converging media. In connection with the present invention it has been found that this problem can be addressed by making the upper part of the bed so that it has a smaller surface area per unit volume than the lower part of the bed .
Erfindungsgemäß wird ein Gas-Flüssigkeits-Kontaktapparat geschaffen, der ein gepacktes Bett von wenigstens zwei übereinander angeordneten Füllkörperschichten aufweist, von denen die obere Schicht eine geringere Oberfläche pro Volumeneinheit als die untere Schicht aufweist. According to the invention , a gas-liquid contact apparatus is provided which has a packed bed of at least two stacked packing layers, of which the upper layer has a smaller surface area per unit volume than the lower layer.
Die Erfindung besteht auch in einem ^erfahren, Gas und Flüssigkeit in einem derartigen Apparat miteinander in Kontakt zu bringen. The invention also consists in an experience of bringing gas and liquid into contact with one another in such an apparatus.
Die in dem Bett zur .Verwendung kommenden Füllkörpe-r· irönnen folgende handelsübliche sein: Raschid-iiine;e, Berl-Sattel-The filling bodies used in the bed can be the following commercially available: Raschid-iiine; e, Berl-Sattel-
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körper, Intalox-Sattelkörper oder Pall-Ringe. Obwohl eine oder jede Schicht des Bettes geschichtet sein kann, wird es häufig aus Gründen der Zweckmäßigkeit vorgezogen, die Schichten zu schütten. Ferner werden Füllkörper in Ringform der Verwendung von Sattelkörpern vorgezogen, obwohl man auch verschiedene Füllkörpertypen für die einzelnen Schichten verwenden kann, z.B. kann die obere Schicht (Bereich mit kleiner Oberfläche) von ringförmigen Füllkörpern gebildet werden und die untere Schicht von Sattelkörpern, da letztere eine große Oberfläche pro Volumeneinheit haben. Ein derartig gefülltes Bett besteht aus zwei oder mehr geschütteten Füllkörperschichten, wobei die Oberfläche pro Volumeneinheit jeder Schicht geringer als die der darunter befindlichen Schicht und größer als die der darüber befindlichen Schicht ist. Jede der Schichten sollte eine Dicke von nicht weniger als 30 cm haben, damit zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden. Die Gesamttiefe jeder Schicht hängt von der Gesamttiefe des ganzen Bettes und der Zahl der Schichten ab.body, Intalox saddle body or Pall rings. Although a or each layer of the bed can be layered, it is often preferred, for convenience, that the layers be to pour. Furthermore, ring-shaped packing elements are preferred to the use of saddles, although different ones are also possible Can use packing types for the individual layers, e.g. the upper layer (area with a small surface area) are formed by annular packing and the lower layer of saddle bodies, since the latter is a large Have surface area per unit volume. Such a filled bed consists of two or more poured packing layers, the surface area per unit volume of each layer being less than and greater than that of the layer below than that of the layer above. Each of the layers should have a thickness of no less than 30 cm so satisfactory results can be obtained. The total depth of each layer depends on the total depth of the whole bed and the number of layers.
Wenn eine Schicht des Bettes von geschichteten Füllkörpern gebildet ist, nimmt man diese Schicht als „■ '°r«e Schicht und man hat für diesen Fall festgestellt, daß die darüber geschüttete Schicht nicht notwendigerweise eine geringere Oberfläche pro Volumeneinheit als, die darunter befindliche geschichtete Schicht haben muß, d.h. gemäß dieser Abwandlung der Erfindung kann die obere geschüttete Schicht dieselbe oder eine größere Oberfläche pro Volumeneinheit als die untere geschichtete Schicht aufweisen. In weiterer Abwandlung der Erfindung lassen sich gute Ergebnisse durch Verwendung eines Bettes des geschütteten/geschichteten Aufbaus erreichen, wenn eine weitere geschichtete SchichtWhen a layer of the bed is formed by stratified packing is, one takes this layer as "■ '° r" e layer and it has been found in this case that the layer poured over it does not necessarily have a smaller surface per unit volume than the layered layer underneath must have, i.e. according to this modification of the invention the upper poured layer may have the same or a greater surface area per unit volume than the lower layered one Have layer. In a further modification of the invention, good results can be achieved by using a bed of the poured / layered construction if another layered layer can be achieved
auf der oberen geschütteten Schicht angeordnet wird, so daß eine Art "Sandwich'1- Aufbau, d.h. geschüttet/geschichtet/ge-Eohütt«»t, /rejjeb^n ist.is arranged on the upper poured layer, so that a kind of "sandwich ' 1 - structure, ie poured / layered / ge-Eohütt« »t, / rejjeb ^ n is.
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Diese geschichteten Schichten dee Bette in dem erfindungsgemäßen Kontaktapparat können aus handelsüblichen Füllkörpern, wie Raschig-Ringen oder Pall-Ringen, gebildet sein, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch aus einer Anordnung von senkrechten Röhren, wie sie in der GB-PS 1 286 244 beschrieben ist. Dort handelt es eich um eine Anordnung von Röhren, die gebildet ist durch Zusammensetzungen einer oder mehrerer Packungsplatten, die eine Anzahl von im Abstand angeordneten parallelen Teilen aufweisen, von denen jedes als Abschnitt eines hohlen gewellten Rohrs ausgebildet ist, dessen Erhebungen und Täler der Wellen längs der Länge des Rohrs aufeinanderfolgend vorhanden sind, wobei die parallelen Teile durch im wesentlichen ebene Teile der Platten verbunden sind. Diese Rohre sind so gepackt oder geschichtet, daß ihre Längsachse senkrecht steht und die erzeugte Schicht zwei oder mehr Lagen dieser Rohre aufweist, wobei die getrennte untere Lage der geschichteten Lagen durch perforierte Platten, (z.B. aus Streckmetall oder Kunststoff), von der darüberliegenden Lage getrennt ist. Entsprechend kann auch die geschüttete Lage im Bett des Kontaktapparates von der geschichteten durch eine gas- und flUssigkeitsdurchlässige Platte getrennt sein, wie auch unterschiedliche geschüttete Lagen auf diese Weise trennbar sind.These layered layers of beds in the invention Contact apparatus can be formed from commercially available packing elements, such as Raschig rings or Pall rings, in accordance with one another with a preferred embodiment of the invention but from an array of vertical tubes as described in GB-PS 1,286,244. It is there around an array of tubes formed by assembling one or more packing plates, the comprising a number of spaced parallel parts, each as a section of a hollow corrugated Tube is formed, the ridges and valleys of the waves are successively present along the length of the tube, the parallel parts being connected by substantially planar parts of the plates. These tubes are so packed or layered so that their longitudinal axis is perpendicular and the layer produced has two or more layers of these tubes, the separated lower layer of the layered layers by perforated plates (e.g. made of expanded metal or plastic), is separated from the layer above. Accordingly can also the poured layer in the bed of the contact apparatus from the layered one through a gas and liquid permeable Plate be separated, as well as different poured layers can be separated in this way.
Der erfindungsgemäße Kontaktapparat mit einer geschütteten/ gesohichteten oder geechichteten/geschütteten/geschichteten Anordnung der Püllkörperlagen ergibt eine bessere Flüssigkeitsverteilung über die Oberfläche der unteren geschichteten Lage ale bisher erreicht worden ist, und es ergibt sich eine längere Verweilzeit der Flüssigkeit im Bett.The contact apparatus according to the invention with a poured / sacked or geechichted / poured / layered Arrangement of the Püllkörperlagen results in a better liquid distribution over the surface of the lower layered layer Everything has been achieved so far and there is a longer residence time of the liquid in the bed.
Die geschütteten Lagen im Bett des erfindungsgemäßen Apparates können aus handelsüblichen Füllkörpern bestehen, z.B. aus Raschig-Ringen, Berl-Sattelkörpern, Intalox-Sattelkörpern oderThe poured layers in the bed of the apparatus according to the invention can consist of commercially available packing, e.g. Raschig rings, Berl saddles, Intalox saddles or
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Pall-Ringen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung finden jedoch Füllkörper Verwendung; die in der DT-OS 2 164 144 beschrieben sind. Diese Füllkörper bestehen aus einem an beiden Seiten offenen Ring, der im Querschnitt kreisförmig ist und dessen Durchmesser größer als seine Breite ist. In der DT-OS 2 164 144 sind eine ganze Reihe von Füllkörpern beschrieben. Eine bevorzugt zur Verwendung kommende Ausführung eines dieser Füllkörper (z.B. für Abwasserreinigungebetten) weist neben den oben genannten Merkmalen eine Vielzahl von nach innen gerichteten Rippen auf, die sich an einer Nabe treffen, welche sich über die Ebene der Enden des Füllkörperringeβ hinaus erstreckt.Pall rings. In a preferred embodiment of the invention, however, packing elements are used; those in the DT-OS 2 164 144 are described. These filler bodies consist of a ring which is open on both sides and which has a cross-section is circular and its diameter is greater than its width. In DT-OS 2 164 144 there are a number of Described packing. A preferred embodiment of one of these packing elements (e.g. for waste water purification beds) that is used has, in addition to the above-mentioned features a plurality of inwardly directed ribs that meet at a hub that extends above the plane of the ends of the packing ringsβ also extends.
Wo die obere'Lage der Füllkörper eine kleinere Oberfläche (d.h. größere Zwischenräume) im Vergleich zur unteren Lage haben soll, kann dies im Fall von Füllkörpern gleicher Gestaltung dadurch erreicht werden, daß für die obere Lage Füllkörper kleinerer Abmessungen verwendet werden. Andererseits kann man dasselbe Ergebnis durch Verwendung verschieden gestalteter Füllkörper in den einzelnen Lagen erreichen, z.B. kann die größere Oberfläche der Füllkörper dir ch Vorsehen von mehr Vorsprüngen, Rippen usw., geschaffen werden.Where the top layer of the packing has a smaller surface area (i.e. larger gaps) compared to the lower layer, this can be done in the case of fillers of the same design can be achieved in that filler bodies of smaller dimensions are used for the upper layer. on the other hand the same result can be achieved by using differently designed fillers in the individual layers, E.g. the larger surface of the packing can be provided by you of more protrusions, ribs, etc., can be created.
Lagen mit kleiner Oberfläche aus geschnittenen FUllkörpern haben zweckmäßig eine Oberfläche pro Volumeneinheit zwischenLayers with a small surface area made of cut filler bodies expediently have a surface area per unit volume between
ρ "2 p "5ρ "2 p" 5
82 und 148 m /m , vorzugsweise zwischen 98 und 131 m /m82 and 148 m / m, preferably between 98 and 131 m / m
p 1Zp 1 Z
und insbesondere etwa 115 m /m , während Lagen mit großer Oberfläche aus geschütteten Füllkörpern eine Oberfläche pro Volumeneinheit haben, die zweckmäßig zwisohen 164 und 213 m /m ,and in particular about 115 m / m, during layers with a large surface area from poured fillings have a surface area per unit volume, which is expediently between 164 and 213 m / m,
ρ ·ζ ρ · ζ
vorzugsweise zwischen 164 und 196 m /m und insbesondere beipreferably between 164 and 196 m / m and especially at
ρ -ζρ -ζ
180 m /m liegt. Lagen mit kleiner Oberfläche aus geschichteten Füllkörpern haben zweckmäßig eine Oberfläche pro Volumenein-180 m / m. Layers with a small surface area of layered Packing bodies expediently have one surface per volume
2 3
heit zwischen 66 und 131 m /m , vorzugsweise zwischen 82 und 115 m /m und insbesondere etwa 98 m /m , während Lagen mit2 3
means between 66 and 131 m / m, preferably between 82 and 115 m / m and in particular about 98 m / m, during layers with
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großer Oberfläche ausgeschütteten Füllkörpern eine Oberfläche pro Volumeneinheit haben, die zweckmäßig zwischen 148 und 196, vorzugsweise zwischen 148 und 180 m /m und insbesonderelarge surface area of poured out fillings have a surface area per unit volume, which is expediently between 148 and 196, preferably between 148 and 180 m / m and in particular
bei 164 m2/m5 liegt.is 164 m 2 / m 5 .
Der erfindungsgemäße Apparat kann vielfältig als Gas-Flüssigkeits-Kontaktapparat verwendet werden, z.B. zur Abwasserreinigung. Zu diesem Zweck weist der Apparat eine Vorrichtung auf, mittels der die Flüssigkeit auf die obere Oberfläche dee FUllkörperbettes gerieselt wird und ferner eine Vorrichtung, mittels der Luft aufwärts durch das Bett geschickt wird.The apparatus according to the invention can be used in many ways as a gas-liquid contact apparatus used, e.g. for wastewater treatment. For this purpose the apparatus has a device by means of which the liquid is trickled onto the upper surface of the packed bed and furthermore a device, by means of which air is sent up through the bed.
Der erfindungsgemäße Apparat ist besonders zur Kühlung von Luft oder Grasen geeignet.The apparatus according to the invention is particularly suitable for cooling Suitable for air or grass.
Bin zur Abwasserreinigung geeigneter Kontaktapparat gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus dem Füllkörperbett, das sich innerhalb von Stützmauern befindet, die z.B. kreisförmig oder rechteckig im Grundriß ausgeführt sind. Im Bereich des unteren Teils des Bettes sind die Stützmauern mit Öffnungen zum Abführen der behandelten Flüssigkeit und zum Einführen von Luft versehen. Die Rieselvorrichtung über dem Bett kann aus einem Leitungssystem bestehen oder aus konventionellen rotierenden Sprüharmen, die angetrieben sein können oder sich in Reaktion auf die ausgeprühte Flüssigkeit drehen.A contact apparatus suitable for wastewater purification according to the invention consists essentially of the packed bed, which is located within retaining walls, which are e.g. circular or rectangular in plan. In the area of the lower part of the bed are the retaining walls with openings for draining the treated liquid and for introducing it provided with air. The trickle device above the bed can consist of a pipe system or conventional ones rotating spray arms that may be powered or rotate in response to the liquid being sprayed.
Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Behandlung von Abwässern mittels eines biologischen Prozesses vorgeschlagen, das darin besteht, daß Abwasser auf die Oberfläche des oben beschriebenen FUllkörperbettes gerieselt wird, während Luft aufwärts durch das Bett geschickt wird und die behandelte Flüssigkeit im unteren Teil des Bettes zurückgewonnen wird.The invention also proposes a method for treating wastewater by means of a biological process, that consists in that sewage is trickled onto the surface of the above-described FUllkörperbettes, while air is sent up through the bed and the treated liquid is recovered in the lower part of the bed.
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Während es bei enlgen Ausführungeformen der Erfindung nicht unbedingt notwendig ist, daß die obere Flillkörperlage eine kleinere Oberfläche pro VoIumeneinheit hat als die untere Lage der Füllung, ist es natürlich durchaus möglich, es so zu machen. Andererseits können, z.B. im Falle dieser AusfUhrungsformen, geschüttete Lagen und geschichtete Lagen aus verschiedenen Schichten bestehen, deren Oberfläche pro Volumeneinheit in Richtung auf den Boden des Bettes wächst. Bei den Ausführungeformen der Erfindung, bei denen es erforderlich ist, daß die obere Füllkörperlage eine kleinere Oberfläche pro Volumeneinheit hat als die unteren Lagen, in denen irgendeine Lage aus einer Reihe von verschiedenen Schichten gebildet ist, sollte die Oberfläche pro Volumeneinheit diese Schichten nach unten zu größer werden.While it is not absolutely necessary in narrow embodiments of the invention that the upper filler layer has a smaller surface area per unit volume than the lower filler layer, it is of course entirely possible to do so. On the other hand, for example in the case of these embodiments, poured layers and layered layers can consist of different layers, the surface area of which increases per unit volume in the direction of the bottom of the bed. In embodiments of the invention which require the upper packing layer to have a smaller surface area per unit volume than the lower layers in which any one layer is formed from a number of different layers, the surface area per unit volume should be those layers downward grow.
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