DE2516078C3 - Systematisch aufgebaute Packung für Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine systematisch aufgebaute Packung für Stoffaustauschkolonnen, in welchen die aufsteigenden Dämpfe im Gegenstrom zur herabrieselnden, Wandflächen benetzenden Flüssigkeit einem mehrfachen Richtungswechsel unterworfen sind, wie solche beispielsweise als Destillations- und Absorptionskolonnen Verwendung finden.

Im Gegensatz zu Füllkörperkolonnen mit regelloser Schüttung, bei denen sich die Flüssigkeit in unregelmäßigen Richtungsänderungen und ungleichmäßiger Stärke des Flüssigkeitsfilms über die Füllung bewegt, wird in einer systematischen Benetzungskolonne ein gleichmäßigerer, die Wände herabströmender Film bei entsprechend geordnetem Dampfgegenstrom erreicht. Ein überall gleichmäiges Mengenverhältnis der im Austausch befindlichen Phasen ist bei einer Benetzungskolonne mit systematischem Aufbau zum Stoffaustausch in größerer Annäherung erreichbar.

Es ist bei solchen Packungen bekannt, Längskanäle mit wechselnden Querschnitten in Strömungsrichtung auszubilden, wofür nach der DT-PS 1059 888 Wellbleche so angeordnet sind, daß sich jeweils Wellenberge und Wellentäler gegenüberliegen. Hierdurch werden die Dampfströme immer wieder beschleunigt und verlangsamt, so daß ein unerwünscht hoher Druckverlust entsteht Durch die Engstellen wird überdies die höchstzulässige Dampfgeschwindigkeit begrenzt, so daß relativ große Kolonnendurchmesser erforderlich sind.

Eine weiter bekanntgewordene Bauart einer systematischen Kolonnenpackung besteht nach der DT-OS 15 44 027 aus gitterartigen Verstrebungen, bei deren Anordnung der Dampf beim Durchströmen jeweils cingcSCufiüri wifu, WäS ZwäfigSiäüiig ciilcn üFicrWünSCui hohen Druckverlust im Gasstrom zu Folge hat Andere Arten von systematischen Kolonnenpackungen bestehen nach der DT-AS 11 29 456 und DT-AS 16 67 050 aus zjckzackförmig gekanteten oder gewellten, in die S Kolonne waagerecht eingebauten Böden aus Blech, welche mit Durchbrüchen versehen sind.

Auch bei diesen Konstruktionen ist ein relativ hoher Druckverlust unvermeidlich, weil aus Gründen der Stabilität die Öffnungsquerschnitte ein bestimmtes Maß

■o nicht überschreiten könneiuDie ausgeschnittenen Blechteile sind darüber hinaus Abfall und stehen für den Stoffaustauschprozess nicht zur Verfügung. Bei den angeführten Bauarten befindet sich außerdem ein beträchtlicher Teil des Apparatevolumens außerhalb

is der Hauptstromfäden, so daß sich für diese Ausführungsformen nicht der optimale Austauschwirkungsgrad ergibt Eine weitere Ausführungsform nach der DT-OS 20 60178 und DT-OS 22 33 763 wird aus formperforiertem Blech bzw. Streckmetall oder einem

ίο der Struktur von Streckmetall ähnlichen Geflecht gefertigt Die Verwendung dieser Materialien führt zu einer beträchtlichen Verteuerung einer daraus gefertigten systematischen Kolonnenfüllung. Schon hieraus ergibt sich, daß die Wettbewerbsfähigkeit dieser Bauart sehr begrenzt ist

Schließlich wird in der GB-PS 6 22 706 eine Ausführungsform einer Packung, Seit 1, Zeile 15—57, mit geneigten Bändern aus Drahtgewebe, Drahtgeflecht oder anderen »kapillaren« Materialien beschrieben, deren öffnungen von der Flüssigkeit überspannt werden und die durch Löten, Schweißen oder Klammern mittels kürzerer Stücke aus gewebtem Material oder Draht zusammengehalten werden. Diese Art des Verbunds ist aber wenig stabil und aufwendig, ebenso wie die Kosten des »kapillaren« Materials selbst, so daß die Nachteile dieser Ausführungsform auf der Hand liegen.

Auch die zweite Ausführungsform nach dieser GB-PS. Seite 1, Zeile 58-78, die aus senkrecht stehenden Streifen gebildet wird, kommt nur für Bänder aus selbstbenetzendem »kapillarem« Material in Frage, weil sonst nur ungenügende Benetzung und damit schlechter Stoffaustausch gegeben ist, wird also auch sehr aufwendig, ganz abgesehen davon, daß sich bei sehr vielen technischen Prozessen infolge von Ablagerungen oder Verschmutzung die kapillaren öffnungen verstopfen. Bänder mit geschlossener Oberfläche erbringen in dieser Anordnung keinen genügenden Stoffaustausch.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, bei wirtschaftlicher Fertigung systematisch aufgebaute Packungen für Stoffaustauschkolonnen mit geringen Materialverlusten herzustellen, bei welchen ein optimaler Stoffaustausch ermöglicht wird und überdies der Druckverlust pro Höheneinheit gering ist Die systematisch aufgebaute Packung für Stoffaustauschkolonnen, bestehend aus übereinander liegenden, im Winkel versetzten Lagen aus zum Durchgang querliegenden, jalousieartigen Rosten, die aus schrägliegenden Bändern und quer dazu angeordneten, unter sich parallelen Verbindungselementen gebildet sind, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß wenigstens die schrägliegenden Bänder mit Lochungen versehen und die Verbindungselemente als durchgehende Bänder ausgebildet sind, die mit den schrägliegenden Bändern über Einsteckschlitze untereinander verbunden und die Lochungen in den Bändern mit abgebogenen Lochlappen versehen sind, wodurch die vorgeschilderte Aufgäbe geiüsi wird.

Im einzelnen können die Bänder zwischen 15° und 75° schrägliegend angeordnet und zwischen 30% und 100% ineinandergesteckt sein. Die Lochlappen sind zweckmäßigerweise band- und/oder lageweise wechselnd zueinander und zwischen 30° und 90° abgebogen. Es können sowohl Metallbänder als auch Kunststoffbänder in Form von Metall- oder Kunststoffplatten mit Lochungen Verwendung finden.

Durch die Stoffaustausch-Packung gemäß der Erfindung ist eine systematische Kolonnenfüllung erreichbar, welche gewährleistet, daß alie vorhandenen Austauschflächen einerseits annähernd gleichmäßig benetzt und andererseits auch der gesamte Querschnitt gleichmäßig von den Gasen ohne vernachlässigte Toträume durchströmt wird, so daß ein Höchstmaß an Stoffaustausch bei gleichzeitig niedrigem Druckverlust im Gasstrom erreichbar wird. Die Locher sind zum Ausgleich von Konzentrations- und Drurkunterschieden in horizontaler Richtung vorgesehen, wobei die Lochlappen in der gewählten Anordnung eine jeweils band- und lageweise wechselnde Horizontalströmung erzeugen. Gleichzeitig wird durch diese Löcher in Verbindung mit den Lochlappen die allgemeine Durchwirbelung gesteigert sowie der Druckverlust herabgesetzt, ohne daß ein Verlust an Austauschfläche entsteht Außerdem ist die erfindungsgemäße systematische Stoffaustauschpackung kostengünstig zu erstellen und problemlos auch in vorhandene Kolonnen einzubringen, da eine einfache rostartige Aufeinanderschichtung erfolgt, ohne daß sonst irgendwelche Vorrichtungen in der Kolonne erforderlich wären.

Ausführungsformen von systematisch aufgebauten Packungen für Stoffaustauschkolonnen gemäß der Erfindung sind beispielsweise in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 die perspektivische Ansicht einer Längs- und Querbandlage zu einem Rost verbunden mit Lochungen,

F i g. 2 und 3 die Seitenansichten hierzu in Richtung auf die durchgehenden Längsbänder mit teilweise eingesetzten schrägliegenden Querbändern und Lochungen derselben,

F i g. 4 die Ansicht eines gelochten Querbandes,

Fig.5 und 6 die Seitenansicht und Draufsicht auf Rostanordnungen, bestehend aus wechselnden Längsund Querbändern.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich wird, besteht die systematisch aufgebaute Packung für Stoffaustauschkolonnon in der dargestellten Ausführungsform aus gegenüber dem Kolonnendurchgang A für den Dampfstrom und B für die Flüssigkeit querstehenden, parallelen und durchgehenden Längsbändern 1 in Form von Bandplatten mit Schrägschlitzen 2, in welche

ίο wiederum quer dazu schrägliegende Querbänder 3 in Form von Bandplatten eingesteckt sind, welche gegebenenfalls Gegenschlitze 4 aufweisen und Lochungen 5 mit nach oben oder unten abgebogenen Lochlappen 6 besitzen.

Nach F i g. 2 sind die Längs- und Querbänder 1 und 3 mit Schrägschlitzen 2 und Gegenschlitzen 4 versehen, in F i g. 3 dagegen nur die Längsbänder t mit Schrägschlitzen 2, so daß die Einstecktiefe entsprechend unterschiedlich ist Auch bei den F i g. 2 bis 4 sind die Lochungen 5 mit hier z. B. nach unten bzw. oben abgebogenen Lochlappen 6 ersichtlich.

Beim Obereinandersetzen von Lagen aus Längs- und Querbändern 1 und 3 können die Querbänder 3 bei vorzugsweise senkrechten Längsbändern 1 lageweise entgegengesetzt schräg gerichtet sein, so daß ein zickzackförmiger Durchlauf A/B entsteht Die Neigung der Querbänder 3 kann zwischen 15° und 75° liegen. Auch können die Längsbänder 1 schrägliegend angeordnet sein, was jedoch herstellungsmäßig schwieriger ist Die Längs- und Querbänder 1 und 3 können, wie in F i g. 2 und 3 dargestellt mittels Schlitzen 2 bzw. 4 verschieden tief ineinandergesteckt sein, und zwar zwischen 30% und 100%. Auch können die Lochlappen 6 der Lochungen 5 entsprechend F i g. 5 und 6 lageweise wechselnd zueinander abgebogen sein, und zwar zwischen 30° und 90°.

Durch das Ineinanderstecken der Längs- und Querbänder 1 und 3 in Form von Bandplatten bilden diese pro Lage C jeweils einen Rost wie dies in F i g. 5 ersichtlich wird, welche Anordnung sich insbesondere für Metallbandplatten eignet. Schließlich können die Längs- und Querbänder 1 und 3 einer Lage auch aus Kunststoff als ein rostartiges Element gebildet sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Systematisch aufgebaute Packung für Stoffaustauschkolonnen, bestehend aus übereinander liegenden, im Winkel versetzten Lagen aus zum Durchgang querliegenden, jalousieartigen Rosten, die aus schrägliegenden Bändern und quer dazu angeordneten, unter sich parallelen Verbindungselementen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die schrägliegenden Bänder (3) mit Lochungen (5) verseben und die Verbindungselemente als durchgehende Bänder (1) ausgebildet sind, die mit den schrägliegenden Bändern (3) über Einsteckschlitze (2) und/oder (4) untereinander verbunden und die Lochungen in den Bändern (1) und/oder (3) mit abgebogenen Lochlappen (6) versehen sind.

2. Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1) und/oder (3) zwischen 15° und 75° schrägliegend angeordnet sind.

3. Packung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1) und (3) zwischen 30% und 100% ineinandergesteckt sind.

4. Packung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochlappen (6) band- und/oder lageweise wechselnd zueinander abgebogen sind.

5. Packung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochlappen (6) zwischen 30° und 90° abgebogen sind.