DE2618390C3

DE2618390C3 -

Info

Publication number: DE2618390C3
Application number: DE2618390A
Authority: DE
Inventors: Kenyon E. Houston Tex. Clonts (V.St.A.)
Original assignee: Merichem Co
Current assignee: Merichem Co
Priority date: 1975-07-23
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2618390B2; JPS5214920A; CA1032155A; BE843886A; US3992156A; JPS5415322B2; DE2618390A1; GB1538323A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 37 58 404 bekannt, bei der ein Faserbündel an einem perforierten Knoten angebracht ist, der auch als Einführungsstelle für dve Flüssigkeit dient, die auf die Fasern im Faserbündel als Film aufgebracht wird. Eine weitere Flüssigkeit wird in die Leitung und über die erste Flüssigkeit, die sich auf den Fasern befindet, eingeleitet.

Ferner ist es aus der US-PS 37 47 377 bekannt, anstelle von zwei Flüssigkeiten ein Gas und eine Flüssigkeit einzusetzen.

Bei diesen Vorrichtungen stellte es sich jedoch als nachteilig heraus, daß der zwischen der Flüssigkeit und dem fließfähigen Stoff auftretende Reibungswiderstand zu einer starken Zugbelastung der einzelnen Fasern im Faserbündel führt, die zu einem Brechen der Fasern, insbesondere bei bestimmten Fasermaterialien wie etwa Stahlwolle aus nichtrostendem Stahl führen kann, wobei die Beanspruchung mit der Länge der Fasern wächst.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Zugbelastung der Fasern herabgesetzt und damit die Lebensdauer des Faserbündels und seine Wirksamkeit erhöht sowie die Verwendung längerer Faserbündel ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere, vorzugsweise zusammen mit der Lösung der Aufgabe nach Anspruch I vorgesehene Lösung ergibt sich aus Anspruch 4.

Von den Abstützteilen wird hierbei wenigstens ein Teil der Zugbelastung von den Fasern aufgenommen, wodurch die Lebensdauer des Faserbündels erhöht und die Ciefahr eines Brechens der Fasern herabgesetzt wird. Ferner wird es hierdurch möglich, längere Faserbündel zu verwenden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht teilweise im Schnitt eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Faserbündel.

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. J.

F i g. 3 und 4 zeigen eine rückwärtige bzw. Seitenansicht einer ringförmigen Kammer zum Befestigen des Faserbündels in einer Leitung.

Fig.5 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig.l.

F i g. 6 zeigt eine perspektivische Anordnung von vier Teilbündeln zur Anordnung in einer Leitung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

F i g. 7 zeigt Befe.stigungsringe für Teilbündel.

F i g. 8 zeigt die Befestigung der Teilbündel an den Befestigungsringen.

Fig. 9 ztigt eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung

F i g. 10 zeigt einen Schnitt längs der Linie 10'-10' von Fig. 9.

Bei der in den F i g. 1 bis 5 dargestellten Vorrichtung M ist ein Faserbündel B aus langgestreckten Fasern in einer Leitung 10 angeordnet, die ein Austrittsende 106 besitzt, das zur Verbindung mit oder Anordnung in einem Sammelbehälter 11 geeignet ist Eine Einrichtung 12 ist am Eintrittsende !Oa der Leitung 10 zum Verteilen von Flüssigkeit aus einem Rohr 12a auf die F-sern innerhalb des Faserbündels B angeordnet Ein zweites Rohr 14 ist am Eintrittsende 10a der Leitung 10 zum Zuführen eines fließfähigen Stoffes in die Leitung 10 befestigt Eine Abstützeinrichtung 15 ist innerhalb der Leitung 10 und in Längsrichtung zu dieser in Eingriff mit dem Faserbündel B angeordnet Wie aus Fig.5 ersichtlich ist, ist das Austrittsende 10ό der Leitung 10 direkt an dem Sammelbehälter 11 befestigt. Die Leitung

10 kann sich jedoch auch teilweise oder ganz innerhalb des Sammelbehälters befinden.

Das Faserbündel B ist in der Leitung 10 angeordnet und hieran durch eine Befestigungseinrichtung 16 befestigt. Das Faserbündel B besteht aus einer Vielzahl von langgestreckten Fasern 17, die zusammengepackt und in der Leitung 10 angeordnet sind. Das Faserbündel B besitzt ein stromaufwärtiges Ende 17a und ein stromabwärtiges Ende 176. Das stromabwärtige Ende 176 erstreckt sie', aus der Leitung 10 heraus und in die gesammelte Flüssigkeit 18 innerhalb des Sammelbehälters 11. Die gesammelte Flüssigkeit 18 ist in ihrer Zusammensetzung verschieden von der Flüssigkeit, die in das Rohr 12a eingeführt wird, und zwar aufgrund der Aufnahme oder Abgabe von Stoffen, die ausgetauscht wurden (beispielsweise nimmt Natronlauge auf diese Weise Mercaptane und andere saure Komponenten aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Naphtastrom auf). Die Anordnung des stromabwärtigen Endes 176 des Faserbündels B innerhalb de* gesammelten Flüssigkeit ermöglicht eine Überführung der Flüssigkeit von den ein/einen Fasern in die gesammelte Flüssigkeit ohne Dispersion der zugeführten Flüssigkeit in dem fließfähigen Stoff.

Der fließfähige Sloii wird aus dem Sammelbehälter

11 in geeigneter Weise abgeführt. Die in den Fig. I bis 5 dargestellte I PiUu₄; 10 ist horizontal angeordnet, sie kann jedoch auch vertikal verlaufen, wobei die nicht mischbaren Stoffe von oben nach unten fließen. Wenn bei einer horizontalen Anordnung das spezifische Gewicht der Flüssigkeit geringer als dasjenige des fließfähigen Stoffs ist, wird die Flüssigkeit in einer Schicht in einem oberen Teil des Sammelbehälters gesammelt und die slromabwäftigen Enden der Fasern werden aus der Leitung 1Ö herausgeführt und in einer aufwärts gerichteten Richtung zum Kontakt mit der Schicht aus der Flüssigkeit feifestigt. Das stromabwärtige Ende 176 des Faserbündel B kann praktisch in jeder Stellung oder jedem Winkel in bezug zum Austrittsende 106 der Leitung 10 angeordnet sein, um ein Lösen des fließfähigen Stoffs und die nachfolgende Überführung der Flüssigkeit von den Fasern innerhalb des Faserbündels flzu bewirken.

Es können metallische oder nichtmetallische Fasern verwendet werden. Nichtmetallische Fasern können aus Glas, etwa Fiberglas, oder aus einem organischen

ίο Material, etwa regenerierter Cellulose, Polyamid, Polyester, Polyolefinen und praktisch allen anderen Substanzen, aus denen langgestreckte Fasern herstellbar sind, die in ein Faserbündel B zusammengepackt werden können, bestehen.

Die Befestigungseinrichtung 16 umfaßt gegenübergestellte, halbringförmige Klammerteile 18a und 18b, die Ansätze 18c und \%d aufweisen, die miteinander durch Schrauben 19 zum Befestigen der Klammerteile 18a, 186 um das stromaufwärtige Ende 17c des Faserbündels B zusammengeschraubt werden können. Die Klammerteile 18a und lSö sind ferner mit Ansätzen 20 und 21 verschraubt, die an der Innenwand der zeitung 10 im Bereich des Eintrittsendes 10a durch Schweißen oder dergleichen befestigt sind.

Die Abstützeinrichtung 15 ist aus einer Vielzahl von langgstreckten Abstützteilen oder Drähten 15a gebildet, die innerha.ü der Fasern des Faserbündels B angeordnet sind und sich längs der Leitung 10 erstrecken. Die Abstützteile 15a sind mit den Klammerteilen 18a, 186 verbunden, um zusätzlich das Bündel B innerhalb der Leitung 10 zu halten. Die Abstützteile 15a umfassen einen langgestreckten zugbelastbaren Strang 156 und eine Vielzahl von faserabstützenden Vorsprüngen oder Knoten 15c, um in etwa transversal gerichtete Oberflächenbereiche zu schaffen, die mit wenigstens einem Teil der Fasern des Faserbündels B in Eingriff stehen und die Zugbeanspruchung, die auf die Fasern ausgeübt wird, auf den Strang 156 zu übertragen, der seinerseits die Zugbelastung auf die Klammerteile 18a,

■in 186 und damit auf die Leitung 10 überträgt.

Stacheldraht ist für die Abstützeinrichtung 15 sehr geeignet. Jedoch können z. B. auch langgestreckte Bandsägenblätter und Schraubenfedern als Abstützteile 15a verwendet werden. Die Abstützteile 15a v/erden an

ti den Klammerteilen 18a, 186 befestigt, in der dargestellten Ausführungsform sind die Abstütztet 15a aus Stacheldraht, wobei die Enden 15J des Stacheldrahts über die Klammerteile 18a, 186 gebogen und hieran befestigt sind. Auf diese Weise dienen die Abstützteile

in 15a auch dazu, zusammen mit den Klammerteilen 18a, 186 das gesamte Faserbündel B innerhalb der Leitung 10 anzuordnen und zu halten.

Die Einrichtung 12 zum Verteilen der filmbildenden Flüssigkeit über den einzelnen Fasern innerhalb des

v> Fase.-biii.dels B umfaßt ein kalottenartiges ausgebauch tes ϊ ndteil 126, das einstückig mit dem Rohr 12-i ausgebildet sein kann. Das Endteil 126 besitzt diametral gegenüberliegende Schlitze 12c, die die miteinander verbundenen Ansätze 18c, 18c/ aufnehmen, um das

wi Endteil 126 um das slromaufwäriige Ende 17c des Faserbündels ßherum anzuordnen.

Bei der Benutzung der Vorrichtung M wird eine Vielzahl von Abstützteilen 15a in dem Faserbündel B entlang der Fasern angeordnet, wobei wenigstens der

h. Endteil 17czusammengedrückt und durch ein Band 22 zusammengeklemmt <,'ird. Die Endteile 15c/ der Abslützteile 15a werden um die Klammerteile 18a, 186 geschlungen und letztere miteinander verbunden. Bei

Fasern aus Materialien wie Stahlwolle aus nichtrostendem Stahl od. dgl. wird das Faserbündel vor dem Einsetzen iri die Leitung 10 auf eine Querschnitlsgröße größer als diejenige der Leitung 10, in der das Bündel angeordnet werden soll, aufgebauscht. Eine Einziehein- ·; richtung wird im allgemeinen verwendet, um das Faserbündel B in die Leitung 10 einzuziehen. Die Klammerteile 18a, 186 werden dann rtiil den Artsätzen 20, 21 verschraubt, so daß das Faserbündel B in der Leitung 10 sicher befestigt ist.

Die in den F i g. 6 bis 10 dargestellte Ausführungsform einrr Vorrichtung M-I besitzt eine Vielzahl von Teilbündeln B-\ innerhalb der Leitung 10 zur Aufnahme der Flüssigkeit von einer Einrichtung 25 zum Verteilen von Flüssigkeit. Das Rohr 14 ist mit dem F'.intrittsende 10a der Leitung 10 zum F.inführen des fließfähigen Stoffs in die Leitung 10 verbunden.

Die Abstützeinrichtung 15 kann ebenfalls aus Stacheldraht bestehen, wobei jedes Abstützteil 15a umgebogen ist, um zwei Stränge 156 innerhalb der Teilbündel ß-1 und eine Schleife 26 zu bilden, die sich aus dem stromaufwärtigen Ende 26a des stromaufwärligen Teils 26b jedes Teilbündels BA herauserstreckt. Gemäß Fig. 6 sind für jedes Teilbündel ß-1 vier Stränge 156 vorgesehen, die zwei Schleifen 26 bilden. Gemäß Fig.6 bis 8 sind vier Teilbündel ß-1 benachbart zueinander angeordnet, wobei die Schleifen 26 in Ausnehmungen 27 angeordnet sind, die su h mn Abstand zueinander am Umfang eines Halterings 27 befinden. Ein Ankerring 28 wird dann durch die Schleifen 26 geführt, so daß. die Teilbündel ß-1 mit dem Haltering 27 durch die Abstützteile 15a verbunden sind.

Der Haltering 27 besitzt Vorsprünge 276, die durch Schrauben oder in anderer Weise mit Ansätzen 20, 21 verbunden werden, die ihrerseits am Eintrittsende 10a der Leitung 10 befestigt sind.

Die Einrichtung 25 umfaßt ein Rohr 25a, das sich in das Rohr 14 erstreckt und eine Vielzahl von Vcrteilerrrhrcn 25f> aufweist, deren Enden genügend nahe am oder im stromaufwärligen Ende 26a der Teilbündel ß-1 enden, um eine Überführung der Flüssigkeit auf den stromaufwärtigen Teil 266 der Teilbündel B 1 ohne Dispersion zu ermöglichen. Gemäß Fi g. 10 ist das F.ndc 25c des Rohrs 25a verdcckclt, so daß die Flüssigkeit nur durch die Verleilerrohre 256 verteilt wird. Die Zahl der Verteilerrohre 250 entspricht der Anzahl der Teilbündel ß-1. Unter einer Überführung ohne Dispersion ist die Abgabe der Flüssigkeit aus den Rohrenden 25c/in einem zylindrischen Strom Fgemcint. der den Abstand zwischen den Rohrenden 256 und dem stromaufwärtigen Ende 26a des Teilbündels Bi überbrückt, so daß die Flüssigkeit auf die Fasern des Teilbündels ß-1 überführt wird, indem ein Film auf der Oberfläche der Fasern gebildet wird. Die Verteilerrohre 256 können auch innerhalb des stromaufwärtigen Teils v5 266 in dem Teilbündel ß-1 enden (s. oberes Verteilerrohr 256 von F i g. 9).

Die Abstützung des Faserbündels kann auch durch eine Vielzahl von Nasen 31 erfolgen, die an der Innenseite der Leitung 10 angeordnet sind und sich nach einwärts in einem Winkel gegen das Eintrittsende 10a der Leitung 10 erstrecken. Die Nasen 31 liefern einen sich in etwa transversal erstreckenden Oberflächefiteil 31a zum Eingriff mit den Fasern in den Faserbündel B oder ß-1 und zum Abstützen der Fasern. Diese werden vorzugsweise zusammen mit der Abstützciririehtung 15 verwendet.

Es ist zweckmäßig, das Verhältnis von Länge zu Durchmesser (L/D) des gegebenenfalls aus mehreren Teilbündeln bestehenden Faserbündels im Bereich von etwa 3 bis 30 zu halten. Bei einem I/D-Vcrhältnis von weniger als 3 ergibt sich eine im allgemeinen ungenügende Vcrweilzeit innerhalb des Bündels um eine genügende Kontaklzeit und damit den erwünsch lcn Auslausch von bestimmten Substanzen zu erhallen, während bei einem L/D-Verhältnis größer 30 im allgemeinen Druckabfall- und mechanische Problerne hinsichtlich des Einbringens des Faserbündel in die Leitung 10 existieren. Besonders bevorzugt wird ein L/D Verhältnis von etwa 5 bis 15.

Der Bereich einer wirksamen Fülldichte, unter der das Verhältnis der Summe der transversalen Querschnitlsbcreiche aller einzelnen Fasern längs einer Linie parallel zur Linie 30-30 (Fig.9) geteilt durch den inneren transversalen Querschnitt der Leitung 10 längs derselben Linie und ausgedrückt in Prozent verstanden wird, wird ü'urch Inbetrachtziehen der notwendigen Kontaktzeit und der Druckabfallerwägungen bestimmt. Diese Eigenschaften werden ihrerseits durch den Faserdurchmesser, die relative Gcradlinigkeit o<'< r Anordnung der Fasern im Faserbündel und durch das spezifische Gewicht und die Viskosität der Flüssigkeit und des fließfähigen Stoffes bestimmt. Im allgemeinen muß die Fülldichte im Bereich von etwa 0,25 bis 15% liegen, wobei eine Fülldichte von etwa 1 bis 5% bevorzugt wird. Bei einer Fülldichte größer als 15%, die im allgemeinen nur bei Fasern größeren Durchmessers möglich ist. ist der verfügbare Oberflächenbereich im allgemeinen ungenügend, wohingegen bei einer Fülldichte von weniger als 0,25% die Fasern einsacken, so daß sie den Querschnitt wenigstens eines Teils der Leitung 10 nicht gleichmäßig füllen.

Bezüglich des Faserdurchmessers wurde gefunden, daß dieser zweckmäßigerweise zwischen etwa 3 und 2500 pm liegt. Dieser Bereich wird teilweise durch die Art der faser einschließlich ihrer Festigkeit und ihrer relativen Geradheil und Anordnung bestimmt. So wird bei Metallfasern wie Stahlwolle aus nichtrostendem Stahl ein Bereich von etwa 15 bis 200 um bevorzugt. Der Fascrdurrhmcsscr kann derart ausgewählt werden, daß eine bestimmte Fülldichte für einen bestimmten Anwendungszweck erhalten wird. Im allgemeinen erfordert ein größerer Fadendurchmesser eine höhere Fülldichte um einen genügenden Oberflächenbereich zum Kontaktieren zu liefern. Auf der anderen Seite besitzen extrem dünne Fasern nicht die strukturelle Festigkeit, um im wesentlichen gleichmäßig über dem Leitungsquerschnilt verteilt zu bleiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kontaktieren einer Flüssigkeit und eines damit nicht mischbaren fließfähigen Stoffes, die eine Leitung umfaßt, deren Eintrittsende zur Aufnahme des fließfähigen Stoffes ausgebildet ist und deren Austrittsende in einem Sammelbehälter mündet, ferner ein oder mehrere in Längsrichtung in der Leitung angeordnete Faserbündel, deren stromabwärtiges Ende sich aus dem Austrittsende der Leitung heraus in die Flüssigkeitsschicht im Sammelbehälter erstreckt, eine Befestigungseinrichtung für das stromaufwärtige Ende des oder der Faserbündel in der Leitung und eine Einrichtung zum Verteilen von Flüssigkeit auf das Faserbündel an seinem stromaufwärtigen Ende, wobei die Einrichtung so ausgebildet ist, daß kein Dispergieren der fließfähigen Stoffe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in und linienförmig längs der Leitung (10) in Eingriff mit dem oder den Faserbündeln {d; B-X) eine Abstützeinrichtung (15) angeordnet ist, die wenigstens einen Teil der auf die Fasern der Faserbündel (B; B-X) ausgeübten Zugbeanspruchung aufnimmt und die wenigstens ein sich in Längsrichtung erstreckendes Abstützteil {XSa) aufweist, wobei der Eingriff mit wenigstens einigen der Fasern in dem Faserbündel (B; B-X) über Vorsprünge oder Knoten (XSc) erfolgt und die Abstützteile (15a/¹ mit der Befestigungseinrichtung (18a— \f>d; 27,28) kraftschlüssig verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß % Abstützeinrichtung (15) aus Stacheldraht besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die EiiirichMing (12) zum Verteilen der Flüssigkeit auf dem r'aserbündel (B) einen kalottenartigen ausgebauchten Endteil (X2b) aufweist, der das stromaufwärtige Ende des Faserbündels (B) tassenförmig umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung einen Haltering (27), der ander Leitung (10) befestigt ist. und einen Ankerring (28) für mehrere Faserbündel (B-X) aufweist, der durch Schleifen der Abstützteile (15a,) geführt und durch den Haltering ··> (27) abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zum Verteilen von Flüssigkeit auf die Faserbündel (B-i) aus Rohren (2Sb) besteht, deren siromabwärtige Enden (2Sd) in ^γό den Faserbündeln (B-X) in der Nahe der stromaufwärtigen Fnden (26c/Jder Faserbündel (B-X) enden.

t Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. d<tilurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Lange zu innerem Durchmesser der Leitung (10) im Vi Bereich von i bis 50 hegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die faserbündel (B; ß-1) Fasern in einer solchen Menge >;nthalten, daß die Rilldichte über dem Querschnitt im Bereich von ft» etwa 0,25 bis 15°/» liegt

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserdurchmesser im Bereich von 3 bis 250Ö μιη liegt.

9. Vorrichtung zum Kontaktieren einer Flüssigkeil f·'» und eines damit nicht mischbaren fließfähigen Stoffes, die eine Leitung umfaßt, deren Einlrittsende zur Aufnahme des fließfähigen Stoffes ausgebildet ist und deren Austrittsende in einem Sammelbehälter mündet, ferner ein oder mehrere in Längsrichtung in der Leitung angeordnete Faserbündel, deren stromabwärtiges Ende sich aus dem Austrittsende der Leitung heraus in die Flüssigkeitsschicht im Sammelbehälter erstreckt, eine Befestigungseinrichtung für das stromaufwärtige Ende des oder der Faserbündel in der Leitung und eine Einrichtung zum Verteilen von Flüssigkeit auf das Faserbündel an seinem stromaufwärtigen Ende, wobei die Einrichtung so ausgebildet ist, daß kein Dispergieren der fließfähigen Stoffe erfolgt, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Leitung (10) eine Vielzahl von Nasen (3l) angeordnet ist, die sich allgemein radial einwärts erstrecken und wenigstens einen Teil der auf die Fasern der Faserbündel (B; B-X) ausgeübten Zugbeanspruchung aufnehmen.