DE2517729A1

DE2517729A1 - Kaltfangvorrichtung zur reinigung eines fluessigkeitsstroms

Info

Publication number: DE2517729A1
Application number: DE19752517729
Authority: DE
Inventors: Paul Willem Piet Hein Ludwig
Original assignee: Neratoom BV
Current assignee: Neratoom BV
Priority date: 1974-04-24
Filing date: 1975-04-22
Publication date: 1975-11-13
Also published as: NL7405507A; NL156324B; DE2517729C2; BE828295A; GB1510799A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · D^!pl.-lng. K. Bergen Patentanwälte · 4doq Düsseldorf 30 · Cecilienallee 7S · Telefon 43273a

2517729 21. April 1975

30 023 B

B.V. Neratoom, Laan van Nieuw Oost-Indie 129-135, Den Haag, Niederlande

"Kaltfangvorrichtung zur Reinigung eines Flüssigkeitsstroms"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kaltfangvorrichtung zur Reinigung eines Flüssigkeitsstroms, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Kanal für die Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit und einem Kanal für die Abfuhr der Flüssigkeit, sowie aus Kühleinrichtungen für die zugeführte Flüssigkeit nahe dem Zufuhrkanal und einem Filterorgan, das in der Strömungsbahn zwischen dem Zufuhrkanal und dem Abfuhrkanal angeordnet ist.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der NL-Patentanmeldung 71.01724, in der insbesondere eine Kaltfangvorrichtung beschrieben wird, die zur Reinigung von flüssigem Metall, z.B. Natrium, geeignet ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht der Zufuhrkanal aus zwei Zonen. In der ersten Zone wird das zugeführte, flüssige und verunreinigte Natrium gleichmäßig bis unter die Sättigungstemperatur gekühlt, wobei Kristalle der das Natrium verunreinigenden Verbindungen gebildet werden. In der darauffolgenden zweiten Zone wird das Natrium in isothermem Zustand gehalten. Die gebildeten Kristalle setzen sich zum Teil an den Wänden dieser zweiten Zone ab und werden zum Teil in einemdie Innenwandung der zweiten Zone bildenden, radial von außen nach innen durch-

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strömten Filterorgan niedergeschlagen. Das Filterorgan besteht aus zwei konzentrischen, durchlöcherten Zylindern von verschiedenem Durchmesser, deren Zwischenraum mit Metallspänen oder Metallgaze gefüllt ist. Die das Filterorgan durchströmende Flüssigkeit wird über einen anschließenden Abfuhrkanal aus der Vorrichtung abgeführt.

Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist die nicht mit letzter Sicherheit auszuschließende Gefahr, daß das Filter schon in einem frühen Stadium durch örtliche Verstopfung versperrt wird. Dieses Problem kann bei der bekannten Vorrichtung z.B. auftreten durch eine Änderung des Strömungsmusters am Ende der ersten Strömungszone, wodurch das Kristallwachstum in der übersättigten Flüssigkeit beim Eintritt inplie zweite Zone derart gefördert wird, daß sich der weitaus größte Teil der Verunreinigungen auf dem ersten Teil der Wand der zweiten Zone und dem ersten Teil des Filters absetzt, so daß der Durchgang verstopft wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaltfangvorrichtung sowie ein Filterorgan für eine solche Vorrichtung zu schaffen, bei denen das Problem der örtlichen Verstopfungen nicht auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einer Kaltfangvorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß das Filterorgan aus einer Anzahl koaxial aufgestellter, zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Filter mit verschiedenem Zylinderdurchmesser bzw. Durchmesser der Kegelbasis aufgebaut ist. Bei einer geeigneten Ausführungsform ist das Filterorgan so aufgestellt, daß der Zufuhrkanal an der Außenseite des äußeren Filters mündet und der Abfuhrkanal an das eine Ende des inneren Filters anschließt.

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Vorzugsweise "bestehen die Filter des Filterorgans aus wenigstens teilweise mit Drahtgaze umwickelten Käfigen.

Ein Filterorgan, das aus einer Anzahl koaxial aufgestellter , zylindrischer Filter aufgebaut ist, mit einem Zufuhrkanal, der an der Außenseite des äußeren Filters mündet und einem Abfuhrkanal, der an das eine Ende des inneren Filters anschließt, ist für die Reinigung von aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Flüssigkeiten an sich schon bekannt. (s.z.B. die GB-PS 950 333).

Wenn die übersättigte Flüssigkeit die Filtergaze jedes Filters des Filterorgans der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchströmt, wird sich das Strömungsmuster jeweils zum Teil ändern, wodurch eine Abtrennung der in der Lösung enthaltenen Verunreinigungen auftreten wird. Es ist erwünscht, daß die Ablagerung so vor sich geht, daß die Dicke der Schicht abgelagerter Verunreinigungen auf allen Filtern gleichmäßig ist und in gleicher Weise zunimmt. Bei einer Konstruktion mit einer Anzahl koaxial aufgestellter Filter kann dies schon einigermaßen verwirklicht werden. Bestimmte Instabilitäten sind aber noch schwer zu vermeiden. Es stellt sich aber heraus, daß Instabilitäten weitgehend vermieden werden können mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltfangvorrichtung, bei der die mit Drahtgaze umwickelten Käfige, außer dem dem Abfuhrkanal benachbarten Käfig, über einen oder mehrere Umfangsbereiche nicht umwickelt sind, wobei die nichtjumwickelten Teile benachbarter Käfige nicht in einer Ebene, senkrecht zu der Achse der Filter liegen.

Die günstige Wirkung der genannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltfangvorrichtung läßt sich auf folgende Weise erklären. Wenn bei einem Filterorgan mit ganz

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umwickelten Käfigen die Schichtdicke abgelagerter Verunreinigungen auf einem der Filter durch irgendeine Ursache schneller zunimmt als auf den anderen Filtern, arbeitet diese Erscheinung selbstverstärkend, da das betreffende Filter eine größere Störung des Strömungsprofils der durchfließenden Flüssigkeit darstellt, wodurch sich eben zusätzliche Mengen an Verunreinigungen absetzen können. Wenn man zum Teil nicht umwickelte Käfige als Filter verwendet, tritt diese Erscheinung nicht auf. Wenn die Schicht abgelagerter Verunreinigungen auf einem der Filterkäfige schneller zugenommen hat als auf den anderen Filtern, wird der Flüssigkeitsstrom den betreffenden Käfig zu einem größeren Teil über das durch den nichtumwiekelten Teil gebildete Tor umströmen, wodurch der benachbarte Käfig eine mehr verunreinigte Flüssigkeit zu verarbeiten haben wird, mehr Verunreinigungen darauf abgesetzt werden und dadurch der Strömungswiderstand über das Tor so vergrößert wird,daß wieder ein größerer Teil der Flüssigkeit über den ersten Käfig mit größerem Strömungswiderstand, der jetzt aber verhältnismäßig verringert ist, strömen wird. Bei der Filterkonstruktion mit zum Teil nicht umwickelten Käfigen als Filter findet die Ablagerung von Verunreinigungen also gleichmäßig über das ganze Filterorgan statt.

Vorzugsweise ist ferner für wenigstens einige Filter das Verhältnis des umwickelten Teils des Käfigs zu dem nicht umwickelten Teil oder den nicht umwickelten Teilen des Käfigs größer je kleiner der Durchmesser des Käfigs ist. Zahlenmäßig sind diese Verhältnisse noch nicht genau fesgesetzt, können aber in der Praxis bestimmt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform der Filterkonstruktion der erfindungsgemäßen Kaltfangvorr i chtung; und

Fig. 2 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Filters der erfindungsgemäßen Kaltfangvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Filterorgans der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt. Das Filterorgan enthält fünf zylindrische Käfige 1 aus Stahldraht, die konzentrisch angeordnet sind. Jeder Käfig 1 hat einen Durchmesser, der von denen der anderen Käfige verschieden ist. Die Käfige 1 sind mit ihrem unteren Ende an einer Stirnplatte 2 befestigt. Die Stirnplatte 2 ist dazu mit fünf konzentrischen Stehkragen 3 versehen. An jedem Kragen 3 ist ein Käfig 1 in geeigneter Weise, z.B. durch Schweißen, "befestigt. Die Stirnplatte 2 mit den Stehkragen 3 besteht z.B. aus rostfreiem Stahl. Das entgegengesetzte Ende jedes der Käfige 1 ist an den Stehkragen 5 einer Stirnplatte 4 befestigt. Der Befestigungskragen für den Käfig mit dem kleinsten Durchmesser ist in der dargestellten Ausführungsform kegelstumpfförmig mit der Kegelspitze in Richtung auf den Käfig ausgebildet. Die Stirnplatte 4 weist innerhalb des kegelstumpfförmigen Kragens eine zentrale Ausnehmung auf, so daß eine Abfuhröffnung 8 gebildet ist.

Jeder Käfig 1 weist eine Umwicklung 6 aus Gaze, z.B. rostfreie Stahlgaze, auf. Der innere Käfig ist ganz umwickelt, die übrigen Käfige sind jeweils über einen großen ¹Ml umwickelt, bis auf einen Teil an einem der Enden des Käfigs. Die nicht umwickelten Teile sind in der Zeichnung mit 7 bezeichnet. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die nicht umwickelten Teile 7 benachbarter Käfige an entgegenges-etzten Enden vorgesehen.

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Um einen Eindruck der möglichen Abmessungen der erfindungsgemäßen Filterkonstruktion zu geben, werden folgende Angaben einer verwirklichten Konstruktion mit dem in Fig. 1 wiedergegebenen Aufbau gemacht. Zwischen zwei kreisförmigen Stirnplatten aus rostfreiem Stahl mit je einem Durchmesser von 185 mm und einer Dicke von 5 mm und je mit fünf konzentrischen Kragen mit einer Höhe von 25 mm versehen waren fünf Käfige aus rostbeständigem Stahldraht vorgesehen. Jeder Käfig hatte eine Höhe von 453 mm. Die Durchmesser der Käfige betrugen 37, 66, 106, 146 bzw.- 185 mm. Der innere Käfig (mit einem Durchmesser von 37 mm) war über seine ganze Länge mit rostfreier Stahlgaze umwickelt. Die Umwicklung bestand aus zwei Schichten der Gaze. Die Gaze hatte eine Maschenweite von 3_t3 mm. Die übrigen Käfige waren über einen großen Teil ihrer Länge mit 8 Schichten derselben rostfreien Stahlgaze wie die des zentralen Käfigs umwickelt. Zwischen der Umwicklung des zweiten und des vierten Käfigs und der oberen Stirnplatte befand sich ein nicht umwickelter Teil mit einer Höhe (zwischen der Umwicklung und dem Kragen der Stirnplatte) von 60 bzw. 80 mm. Zwischen der Umwicklung des dritten und des fünften Käfigs und der unteren Stirnplatte befand sich ein nicht umwickelter Teil mit einer Höhe (zwischen der Umwicklung und dem Kragen der Stirnplatte) von I^ bzw. 90 mm.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Filterkonstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Diese Ausführungsform besteht aus sieben konzentrischen, zylindrischen Käfigen 1 aus Draht. Die Käfige sind an den jeweiligen = Stehkragen 3 der unteren Stirnplatte 2 und an den Stehkragen 5 der oberen Stirnplatte 4 befestigt. Der innere Käfig weist über seine ganze Länge eine Umwicklung 6 auf. Die übrigen Käfige 1 sind ebenfalls mit einer Umwicklung 6 versehen, aber bestimmte Teile 7 sind

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nicht umwiekelt. Bei benachbarten Käfigen befinden sich keine nicht umwickelten Teile auf gleicher Höhe, d.h., daß sich jeder nicht umwickelte Teil eines Käfigs gegenüber einem umwickelten Teil der benachbarten Käfige befindet. Zentral in der oberen Stirnplatte befindet sich wiederum eine Abfuhröffnung 8. Zwischen den Käfigen sind in geeignet gewählten Abständen Stützen 9 angeordnet, um die Käfige in konstantem Abstand voneinander zu halten und die Festigkeit der Konstruktion zu gewährleisten.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterkonstruktion mit dem in Fig. 2 dargestellten Aufbau hatte folgende Abmessungen. Zwischen zwei Stirnplatten mit einem Durchmesser von 343 mm waren sieben Käfige angeordnet. Die Stirnplatten waren je mit sieben konzentrischen Kragen mit einer Höhe von 50 mm versehen. Die Stirnplatten bestanden aus rostfreiem Stahlblech mit einer Dicke von 3 nun. Die Durchmesser der Käfige betrugen von innen nach außen 79, 119, 159, 199, 239, 289 bzw. 339 mm. Die Käfige selber bestanden aus rostfreiem Stahldraht (Drahtdurchmesser 4 mm). Die Käfige hatten eine Höhe von 1850 mm. Der innere Käfig war ganz mit rostfreier Stahlgaze umwickelt. Die übrigen Käfige waren über einen großen Teil umwickelt. In bestimmten Abständen waren jedoch bandförmige Umfangsteile nicht umwickelt. Jeweils der (von innen nach außen gesehen) zweite, vierte und sechste Käfig hatte je vier nicht umwickelte Teile mit einer Höhe von je 60 mm (für den zweiten Käfig) und von je 80 mm für den vierten und sechsten Käfig. Diese nicht umwickelten Streifen befanden sich etwa in einem Abstand von 200, 665, 1130 bzw. 1590 mm von der unteren Stirnplatte. Jeweils der dritte, fünfte und siebente Käfig war je mit einem an die Unter-

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platte grenzenden nicht umwickelten Teil von 60 mm Höhe und einem gleich großen, an die Oberplatte grenzenden, nicht umwickelten Teil versehen. Außerdem waren diese Käfige noch mit drei nicht umwickelten Teilen in einem Abstand von etwa 340, 810 und 1270 mm von der Unterplatte versehen. Diese nicht umwickelten, bandförmigen Teile hatten eine Höhe von 60 mm (für den dritten Käfig) und von 80 mm (für den fünften Käfig), während der unterste von diesen drei nicht umwickelten Teilen des siebenten Käfigs eine Höhe von 160 mm hatte.

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Claims

B,V. Neratoom, Laan van Nieuw Oost-Indie 129-135, Den Haag, Niederlande

Patentansprüche:

Kaltfangvorrichtung zur Reinigung eines Flüssigkeitsstroms, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Kanal für die Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit und einem Kanal für die Abfuhr der Flüssigkeit, sowie aus Kühleinrichtungen für die zugeführte Flüssigkeit nahe dem Zufuhrkanal und einem Filterorgan, das in der Strömungsbahn zwischen dem Zufuhrkanal und dem Abfuhrkanal angeordnet ist, dadurch gekennzeich net, daß das Filterorgan aus einer Anzahl koaxial aufgestellter, zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Filter mit verschiedenem Zylinderdurchmesser bzw. Durchmesser der Kegelbasis aufgebaut ist.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zufuhrkanal an der Außenseite des äußeren Filters mündet und der Abfuhrkanal an das eine Ende des inneren Filters anschließt«,

ο Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Filter des Filterorgans aus wenigstens teilweise mit Drahtgaze umwickelten Käfigen bestehen«,

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Vorrichtung nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet , daß die Käfige, außer dem dem Abfuhrkanal benachbarten Käfig, über einen oder mehrere Umfaigsbereiche nicht umwickelt sind, wobei die nicht umwickelten Teile benachbarter Käfige nicht in einer Ebene, senkrecht zu der Achse-der Filter, liegen.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß für wenigstens eine Anzahl Filter das Verhältnis des umwickelten Teils des Käfigs zu dem nicht umwickelten Teil oder den nicht umwickelten Teilen des Käfigs größer ist, je nachdem der Durchmesser des Käfigs kleiner ist«,

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