DE2439162A1 - Fuellkoerper fuer stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

Prioritäten: 14. August 1973, Polen, Nr.P-164 675 12. Februar 1973, Polen, Nr. P-168 755

Gegenstand der Erfindung ist ein Füllkörper für Stoffaustauschkoloiinen.

Bekannt sind zum Stoffaustausch bestimmte, aus spiralförmigen Streifen zusammengesetzte Füllkörper, die längs ihrer Längsachse verdrillt und nebeneinander längs der Kolonnenachse angeordnet sind.

Andere bekannte Füllkörper bestehen aus zwei oder mehr perforierten Wellplatten, an denen wechselweise von beiden Seiten Querseheidewände befestigt sind, wobei die Platten parallel miteinander verbunden und vertikal in die Kolonne eingebaut sind.

Bekannt ist auch ein Füllkörper, der aus Schichten zusammengesetzt ist, die einen aus sich gegenseitig durchdringenden Leisten gebildeten Gitterrost darstellen,, wobei die aneinander an-

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ORIGINAL INSPECTED

liegenden Schichten so verlegt sind, daß die parallelen Leisten zweier anstoßender Schichten in entgegengesetzter Richtung geneigt sind.

In Kolonnen mit bekannten Füllkörpern tritt im Säulenquerschnitt eine begrenzte Mischung der Gasphase auf, was bei unzureichender Anfeuchtung dazu führt, daß in dem aus Einzelkanälen gebildeten Teil die Durchströmung des Gases ohne Stoffaustausch erfolgt, was den Wirkungsgrad des Austauschprozesses wesentlich herabsetzt.

In Kolo.men mit bekannten Füllkörpern wird eine Verbesserung des Stoffaustausches durch erhöhte Turbulenz der gasförmigen und flüssigen Phase erzielt. Die Turbulenzerhöhung in der gasförmigen Phase wird durch Änderung der Strömungsrichtung oder durch Verengung des Strömungsweges erzielt, was die Ursache von beträchtlichen Strömungswiderständen und gleichzeitig auch Druckverlusten ist. Zur Erhöhung der Turbulenz des auf der Oberfläche des Füllkörpers abfließenden Flüssigkeitsfilmes sind an den Füllkörperoberflächen Turbulenzerzeuger in Form von Höckern, VorSprüngen, Öffnungen oder Rissen angeordnet.

Die erfindungsgemäße Rohrfüllung zum Stoffaustausch besteht aus einer Reihe von Tafeln, zum Beispiel Metall- oder Kunststofftafeln. Die Tafeln sind durch Schnitte längs der Tafel in gleich lange und parallel zueinander verlaufende Streifen aufgeteilt. Die Einzelstreifen in der Tafel sind längs Wellen- oder Zackenlinien ausgebildet, die in zur Tafelebene senkrechten Ebenen liegen, und für die die Tafelfläche die Symmetrieebene bildet. Ein Streifen in dieser Ebene bildet das Spiegelbild der benachbarten Streifen, wobei die wellenartigen oder zackigen Streifen einer Tafel die Streifen der angrenzenden Tafeln durchdringen. Die Streifen der Tafeln des Füllkörpers besitzen ferner zusätzliche, ausgeschnittene und eingepreßte Turbulenzerzeuger für den Flüssigkeitsfilm, die aus Leistensätzen bestehen, welche durch segmentartiges, paralleles Durchschneiden der Streifen

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entstanden sind, wobei die hintereinanderfolgenden Leisten wechselweise in der Richtung zur ersten und zweiten Streifenoberfläche gekrümmt sind. Die Turbulenzerzeuger bilden längs . der Streifen sich wiederholende Elemente.

Der erfindungsgemäße Füllkörper ermöglicht die Erzielung von Stromfäden, die über die parallel zu den Seitenkanten verlaufenden Streifen abfließen, und somit gleichzeitig auch die Oberfläche anfeuchten. Bei der Ausbildung dieses Füllkörpers wurde das Prinzip der gegenseitigen Übertragung "der Bewegungsgröße in den Querrichtungen zwischen den sich im. Raum unter einem Winkel-, der gleich den Streifenzacken ist - zum Beispiel unter rechtem Winkel treffenden Gasströmen, verwirklicht. In den einzelnen Stromfäden des Gases wird dadurch außer der Fortbewegung auch die Wirbelbewegung erzwungen, wodurch bewirkt wird, daß auch bei niedrigen Werten der Ausfüllbelastungen in der gasförmigen Phase eine intensive Turbulenzbewegung hervorgerufen wird. Hierdurch wird ein hoher Wirkungsgrad des Füllkörpers bei gleichzeitig niedrigem Druckabfall erzielt.

Durch die erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger an den Streifen der Füllelemente wird eine Teilung des von beiden Seiten des Streifens abfließenden Flüssigkeitsfilmes auf enge Stromfäden erzielt, welche auf Grund der Einwirkung der Adhäsions- und Trägheitskräfte am Zu- und Auslauf der Turbulenzerzeuger in zueinander senkrechten oder annähernd senkrechten Richtungen fließen, wobei zwischen den benachbarten Stromfäden ein gegenseitiger Bewegungs impuls in den Querrichtungen übertragen wird·. Die gegenseitige Übertragung der Bewegungsgröße bildet den wesentlichen Faktor der Turbulenzerhöhung des .unter Einwirkung der Schwerkräfte nach unten abfließenden Flüssigkeitsfilmes.

Der erfindungsgemäße Füllkörper bewirkt im Vergleich mit den bekannten Füllkörpern eine um 30% höhere kritische Massenintensität des Dampfstromes bei gleichzeitig um 30% höherem Trennwirkungsvermögen, wodurch im Endeffekt die gleichen Produk-

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tionsleistungen beim Einsatz von Kolonnen mit zweimal kleinerem Volumen erzielt werden.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer Tafel jnit Einschnitten;

Fig. 2 die längs zackigen Linien ausgebildete Tafel in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 drei zusammengesetzte Tafeln in Seitenansicht; und

Fig. 4 einen Streifenabschnitt mit einem Turbulenzerzeuger für den Flüssigkeitsfilm in vergrößertem Maßstab.

Der Füllkörper ist ais in Längsrichtung in Streifen geschnittenen, parallel verlaufenden Tafeln von verschiedener Länge zusammengesetzt. Die einzelnen Streifen sind längs Zackenlinien geformt, die in zurTafelfläche senkrechten Ebenen liegen, für welche die Tafelfläche die Symmetrieebene bildet. Ein Streifen in dieser Ebene bildet das Spiegelbild der benachbarten Streifen, wobei die Seitenkanten der in vertikalen Ebenen senkrecht zur Tafelebene liegenden Streifen Zackenlinien bilden. Die einzelnen Tafeln sind im Füllkörper derart angeordnet, daß die Erhebungen der vorangehenden Tafel in die Vertiefungen der Streifen der folgenden Tafel unter Einhaltung eines gleichmäßigen Abstandes zwischen ihnen einspuren oder greifen.

Die in die Stoffaustauschkolonne zugeführte Flüssigkeit fließt über die Streifenflächen längs der immer parallel zur Seitenkante der Streifen verlaufenden Stromlinien, wodurch eine gleichmäßige Anfeuchtung der Ausfüllungsflächen gewährleistet wird, wobei der zwischen den Streifen längs der Zackenlinien nach oben strömende Dampf oder das Gas mit den Gasströmen der anliegenden Schichten in Berührung kommt. Die derartig getrenn-

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ten, nach oben fließenden Gasstromfäden begegnen einander unter einem den Zacken gleichen Winkel. Hierdurch wird zwischen ihnen eine Bewegung quer zu den Richtungen der Stromf ädenströ- · mung übertragen, die eine Turbulenzerhöhung der Strömung in der Gasphase bewirkt und damit gleichzeitig auch eine Verbesserung des Stoffaustausches verursacht. Der über die Streifen der Füllkörperelemente abfließende Flüssigkeitsfilm begegnet den hintereinander folgenden Tubulenzerzeugern, wo er in Stromfäden getrennt wird, wobei im Moment des Einlaufes auf die Leisten und des Verlassene der Turbulenzerzeugerleisten die benachbarten Stromfäden zueinander senkrecht sind und durch die zwischen ihnen gegenseitig in senkrechter Richtung übertragene Bewegung eine Turbulenzerhöhung der Flüssigkeit verursacht wird, was schließlich zu einer Verbesserung des Stoffaustausches führt.

Durch Vergrößerung der Abstände zwischen den erfindungsgemäßen Ausfüllplatten werden Füllkörper von verschiedener spezifischer Flächengröße erhalten.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Füllkörper für Stoffaustauschkolonnen, der aus einer Reihe
von Tafeln zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Tafeln durch Zerschneiden in Längs~ richtung in gleiche Längen und zueinander parallele Streifenabschnitte aufgeteilt sind, wobei die einzelnen Streifen längs
Wellen- oder Zackenlinien verlaufen, die in zur Tafelebene senkrechten Ebenen liegen, und für die die Tafelfläche eine Symmetrieebene bildet, und daß ein Streifen in dieser Ebene das Spiegelbild seiner benachbarten Streifen bildet, wobei die wellenartigen oder zackigen Streifen einer Tafel die Streifen der anliegenden Tafeln durchdringen.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den Streifen des Füllkörpers Turbulenzerzeuger angeordnet sind, die Leistensätze darstellen, Welche durch segmentartiges paralleles Durchschneiden der Streifen gebildet sind, wobei die hintereinander folgenden Leisten wechselweise in Richtung zur ersten und zweiten Streifenoberfläche
gekrümmt sind.

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