DE2910525A1

DE2910525A1 - Stoffaustauschkolonne

Info

Publication number: DE2910525A1
Application number: DE19792910525
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Streuber
Original assignee: Julius Montz GmbH
Current assignee: Julius Montz GmbH
Priority date: 1979-03-17
Filing date: 1979-03-17
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE2910525C2

Description

Stoffaustauschkolonne
Die Erfindung betrifft eine Stoffaustauschkolonne, deren Packung eine Vielzahl vertikaler, einander paralleler, in gleichen Abständen voneinander angeordneter Flächen aufweist. Es sind Packungen dieser Art bekannt, bei denen diese Flächen von einander parallelen Platten oder von spiralig aufgewickelten Bändern gebildet werden. Der Zweck der Packungen von Stoffaustauschkolonnen ist, die in der Kolonne abwärtsfließende Flüssigkeit und die in der Kolonne aufwärts steigenden Dämpfe oder Gase so zu führen, daß die gesamte Menge der Flüssigkeit und die gesamte Menge der Dämpfe oder Gase einander in gleichem Maße berühren, so daß die erzeugten Reaktionsprodukte völlig gleichmäßig sind.
Bei den bekannten Packungen für Stoffaustauschkolonnen läßt es sich jedoch nicht immer vermeiden, daß nicht unerhebliche Teile der Flüssigkeit sich zu Strömen vereinigen und Teile der Packung trocken lassen.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Packung für Stoffaustauschkolonnen der vorgenannten Art zu schaffen, die diesen Nachteil nicht hat und einfach herzustellen ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Packung aus einem Band konstanter Breite besteht, das mäanderförmig in einander parallelen vertikalen Ebenen liegt. Dabei sind verschiedene Möglichkeiten vorgesehen, um die einander parallelen Lagen des Bandes auf ihren gesamten Längen in exakt gleichen Abständen voneinander zu halten und eine gleichmäßige Verteilung der abwärtsströmenden Flüssigkeit in Längsrichtung der Bänder zu bewirken Die genannten Halterungen können aus Drähten bestehen, die derart wellenförmig gebogen sind, daß in jeweils eine Welle der Rand des Bandes paßt oder dadurch, daß die zwischen zwei Lagen des Bandes in deren Längsrichtung wellenförmig gebogene Drähte oder Streifen angeordnet sind, deren konstante Wellenhöhe dem gewünschten Abstand der Lagen des Bandes entspricht; sie können an den Längsrändern des Bandes befestigt sein und bei breiteren Bändern außerdem in deren mittleren Bereich parallel zum Längsrand des Bandes angeordnet sein.
Um die benachbarten Lagen des Bandes gleichmäßig auf einem gleichen Abstand zu halten, kann das Band auf seinen beiden Seiten mit Vorsprüngen versehen sein, die in einander parallelen, zur Vertikalen schrägen Richtungen liegen und derart angeordnet sind, daß stets mindestens ein Vorsprung einer Lage des Bandes einen Vorsprung der benachbarten Lage des Bandes berührt. Solche Vorsprünge können die Form von aus dem Band herausgedrückten Rippen haben oder auch die Form von quer zur Ebene des Bandes vorragenden Lappen haben, die aus dem Band ausgestanzt und dann in die Richtung quer zur Bandebene gebogen sind. Vorzugsweise sind auf einem Band zwei in Bandlängsrichtung parallele Reihen angeordnet, zwischen denen eine von Vorsprüngen freie Zone verbleibt. Diese Zone bewirkt eine Verteilung der abwärtsströmenden Flüssigkeit und der Dämpfe oder Gase in in Längsrichtung der Bänder. Sie kann auch dadurch unterstützt#werden, daß das Band mit Lochungen versehen ist.
Vorzugsweise ist die Gesamtheit der mäanderförmig angeordneten Lagen des Bandes von einem bandförmigen Streifen umgeben, an den die Umkehrstellen der Mäanderwindungen des Bandes befestigt, beispielsweise angeschweißt sind.
Dieser Bandstreifen hat vorzugsweise auf seiner Außenseite Vorsprünge, die über seine Länge verteilt sind und kann einem mit Vorsprüngen versehenen Band der Packung gleichen.
Solche Packungen können die gleiche Querschnittsform haben wie die Kolonne, also beispielsweise zylindrisch sein.
Die Packung kann aber auch die Form eines Teils des Querschnitts der Kolonne haben.
Erfindungsgemäß können Stoffaustauschpackungen der vorgenannten Art in der Weise hergestellt werden, daß auf einer Linie, die der Form des Umfangs der Packung entspricht, eine Vielzahl von einander parallelen Stiften derart angeordnet sind, daß ein um sie mäanderförmig gelegtes Band einander parallele Bandlagen aufweist, daß ein solches Band dann um diese Stifte in dieser Mäanderform aufgebracht wird, dann um diese ganze Anordnung ein Bandstreifen gelegt wird, dieser Bandstreifen dann mit dem Band an dessen Umkehrpunkten verschweißt wird und dann die Stifte entfernt werden.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht eine Packung für eine Stoffaustauschkolonne gemäß der Erfindung im Zustand ihrer Herstellung, Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Fig, 2 in größerem Maßstab, Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Bandes einer Austauschkolonnenpackung gemäß der Erfindung, Fig. 5 zeigt perspektivisch einen Teil dieses Bandes, Fig. 6 zeigt in Draufsicht eine andere Ausführungsform eines Bandes für eine Stoffaustauschkolonnenpackung gemäß der Erfindung, Fig. 7 zeigt einen Schnitt nach Linie Vil-Vil der Fig. 6, Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf eine andere Form eines solchen Bandes, Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach Linie IX-IX der Fig. 8, Fig. 10 zeigt in Draufsicht eine aus mehreren Teilen bestehende Stoffaustauschkolonnenpackung gemäß der Erfindung.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Stoffaustauschkolonne hat einen vertikalen zylindrischen Kolonnenmantel K, der eine Packung umschließt, die aus einem Band 1, das mäanderförmig in einander parallelen Lagen derart angeordnet ist, daß es praktisch den gesamten vom Kolonnenmantel K umschlossenen zylindrischen Raum einnimmt, einem mit einem Abstand von wenigen Millimetern innerhalb des Kolonnenmantels liegenden, zu ihm konzentrischen Bandstreifen 8 und Drähten 2 besteht, die Quer zur Richtung der Lagen des Bandes 1 verlaufen. Die Enden 10 und 11 des Bandes 1 sind als Schlaufen ausgb bildet. Ferner ist das Band 1 an den Bandstreifen 8 an allen Umkehrpunkten 9 der mäanderförmigen Windung an den Bandstreifen 8 angeschweißt. Die Drähte 2 sind wellenartig derart gebogen, daß sie in Abständen a, die gleich den Abständen a der einander parallelen Lagen des Bandes 1 sind, Schlitze 2a gebildet sind, deren Breite gleich der Dicke des Bandes 1 sind. Die Drähte 2 liegen rechtwinklig zur Richtung der einander parallelen Lagen des Bandes 1 und sind mit ihren Schlitzen 2a auf die oberen Kanten und auf die unteren Kanten des Bandes 1 aufgesteckt. Sie halten somit die einander parallelen Lagen des Bandes 1 auf exakt gleiche Abstände Eine solche Packung kann in der Weise hergestellt werden, daß auf einer waagerechten Platte vertikale Stifte, deren Länge etwas größer ist als die Breite des Bandes 1, lose in Löcher der Platte eingesetzt werden, die in der Platte an den Stellen vorgesehen sind; an denen das mäanderförmig anzuordnende Band seine Umkehrpunkte hat Die Stifte S haben einen Durchmesser, der gleich dem Abstand ist, den die einander parallelen Lagen des Bandes f in der fertigen Packung haben sollen. Das Band 1 wird dann um die Stifte S mäanderförmig gelegt, wie dies Fig. 1 zeigt. Dann wird ein Bandstreifen 8 um diese Anordnung gelegt und die Umkehrstellen 9 des Bandes 1 mit dem Bandstreifen 8 feste verbunden. Diese feste Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Punktschweißen. Wenn das Band 1 und der Bandstreifen 8 aus Stahl bestehen, so ist es zweckmäßig, Stifte S aus einem Material zu verwenden, das mit Stahl nicht verschweißbar ist. Anschließend werden die Drähte 2 aufgesetzt. Auch sie können an dem Band 1 durch Punktschweißen befestigt werden. Dann werden die Stifte S aus der nunmehr fertigen Packung herausgezogen.
Dev Bandstreifen 8 kann an seiner Außenseite Vorsprünge 8a haben, mit denen er an der Kolonnenwand K anliegt. Sie können etwas elastisch sein, was den Einbau der Packung in die Kolonne erleichtert. Beispielsweise kann das Band 8 die in Fig. 8 dargestellte Form haben.
Statt einer Verwendung von Drähten 2, die die einzelnen einander parallelen Lagen des Bandes 1 auf konstante Abstände halten, können die Bänder mit Abstandshaltern versehen werden. Fig. 4 und 5 zeigen eine solche Anordnung.
Auf die eine Seite des Bandes 1 ist parallel zum Längs rand des Bandes 1 ein schmaler Streifen 12 aufgeschweißt, der die Form einer Welle hat. Die gesamte Höhe a des gewellten Bandes 12 ist gleich dem Abstand a zwischen zwei einander parallelen Lagen des Bandes 1. In Fig., 4 sind solche Streifen 12 an jedem Längsrand des Bandes 1 befestigt.
Bei sehr breiten Bändern 1 kann es zweckmäßig sein, einen solchen Streifen 12 auch im mittleren Bereich des Bandes vorzusehen. Das in Fig. 4 dargestellte Band 1 weist eine Anzahl von Löchern 13 auf, die über die Oberfläche des Bandes 1 verteilt sind.
Das in den Fig. 6 und 7 dargestellte Band weist Rippen 4, 4a und 4', 4a' auf, deren Höhe h gleich der Hälfte des zwischen zwei einander parallelen Lagen des Bandes vorgesehen Abstands a ist. Die Rippen 4 und 4' sind aus dem Material des Bandes 1 zur einen Seite des Bandes herausgedrückt, während die Rippen 4' und 4a' zur anderen Seite des Bandes herausgedrückt sind. Alle Rippen sind einander parallel und liegen in Winkeln von 450 zur Längsrichtung des Bandes. Alle Rippen haben die gleiche Länge 1. Die Länge 1 ist größer als der Abstand t der Rippen voneinander. Dadurch ist sichergestellt, daß die auf der einen Seite der einen Lage des Bandes vorstehenden Rippen 4 und 4' an den Rippen 4a und 4a' der benachbarten Lage des Bandes 1 anliegen, Zwischen der Reihe der Rippen 4, 4a und der Reihe der Rippen 4' und 4a' befindet sich eine von Rippen freie Zone 7. In ihr kann Flüssigkeit, die längs den Rippen 4, 4a schräg abwärtsfließt, sich in Längsrichtung des Bandes 1 verteilen, bevor sie weiter über die Rippen 4' und 4a' weiterfließt. Um eine Verteilung der Flüssigkeit auch auf die anderen Seiten des Bandes zu ermöglichen, sind in der Zone 7 Löcher 13 vorgesehen. Das in den Fig. 8 und 9 dargestellte Band unterscheidet sich von dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Band dadurch, daß anstelle der Rippen auf beiden Seiten des Bandes 1 Lappen 5, 5a, 5' und 5a' vorgesehen sind, die die Höhe h haben. Sie sind durch Ausstanzen von Schlitzen 6, 6' und Hochklappen des nur an drei Seiten ausgestanzten Teils hergestellt. Die Schlitze 6, 6' ermöglichen eine zusätzliche Verteilung der Flüssigkeit. Es ist nicht notwendig, daß eine Packung gemäß der Erfindung den ganzen Kolonnenquerschnitt ausfüllt.
Vielmehr kann der Kolonnenquerschnitt so aufgeteilt sein, daß in jeden der Teile eine Packung eingesetzt wird, wie dies Fig. 10 zeigt. Jede dieser Packungen ist umschlossen von einem Bandstreifen 18, der ebenso wie der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Bandstreifen 8 an den Umkehrpunkten des mäanderförmig angeordneten Bandes 1 mit diesem, beispielsweise durch Verschweißen, verbunden ist Das Band 1 kann grundsätzlich aus verschiedendem Material bestehen. Insbesondere kann es aus einem Gewebe, z.B. einem Drahtgewebe bestehen.
Beispielsweise kann das Band 1 eine Dicke von 0,6 nun, der Abstand a zwischen zwei benachbarten Lagen des Bandes 1 etwa 5 mm betragen, die Höhe h somit etwa 2,5 mm betragen, die Länge 1 etwa 22 mm, der Abstand t etwa 15 mm und die Breite der Zone 7 ebenfalls etwa 10 mm betragen.
In der Regel werden mehrere solcher Packungen in einer Kolonne übereinander angeordnet, wobei es in der Regel zweckmäßig ist, die Packungen so anzuordnen, daß die Richtungen der einander parallelen Lagen der Bänder bei übereinanderliegenden Packungen rechtwinklig zueinander liegen.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche: 1. Stoffaustauschkolonne , deren Packung eine Vielzahl vertikaler, einander paralleler, in gleichen Abstanden voneinander angeordneter Flächen aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Packung aus einem Band (1) konstanter Breite besteht, das mäanderförmig in einander parallelen vertikalen Ebenen liegt.
2. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einander parallelen Lagen des Bandes (1) durch schmale Halterungen (2) miteinander verbunden sind, die quer zur Richtung der Lagen des Bandes verlaufen.
3. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Halterungen (2) aus Drähten bestehen, die derart wellenförmig gebogen sind, daß in jeweils eine Welle (2a) der Rand (1') des Bandes (1) paßt.
4. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen zwei Lagen des Bandes in dessen Längsrichtung wellenförmig gebogene Drähte oder Streifen (3) angeordnet sind, deren konstante Wellenhöhe dem gewünschten Abstand der Lagen des Bandes (1) entspricht.
5. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drähte oder Streifen (3) an den Längsrändern des Bandes (1) befestigt sind.
6. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 4 oder 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein solcher Draht oder ein solches Band (3) parallel zu dem Längsrand des Bandes (1) im mittleren Bereich des Bandes (1) angeordnet ist.
7. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Band auf seinen beiden Seiten Vorsprünge (4, 5) aufweist, die in einander parallelen, zur Vertikalen schrägen Richtung liegen und derart angeordnet sind, daß stets mindestens ein Vorsprung einer Lage des Bandes einen Vorsprung der benacabarten Lage des Bandes berührt.
8. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorsprünge (4, 5) in gleichen Winkeln von etwa 450 zur Längsrichtung des Bandes liegen, die auf der einen Seite des Bandes (1) liegenden Vorsprünge (4, 5) mit den auf der anderen Seite des Bandes (1) liegenden Vorsprünge (4', 5') einander abwechseln und die Abstände (a) gleichartiger Vorsprünge (4, 4' bzw. 5, 5') kleiner sind als die Länge (1) der Vorsprünge (4,4', 5, 5').
9. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansnrüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorsprünge die Form von aus dem Band heraus gedrückten Rippen (4, 4') haben.
10. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorsprünge die Form von quer zur Ebene des Bandes (1) vorragenden Lappen (5, 5') haben, die aus dem Band (1) ausgestanzt und dann in die Richtung quer zur Bandebene gebogen sind.
11. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorsprünge (4, 5) in zwei oder mehr zur Längsrichtung des Bandes (1) parallelen Reihen angeordnet sind und zwischen diesen Reihen eine von Vorsprüngen freie Zone (7) verbleibt.
12. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 11 r d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Band (1) mit Lochungen (6) versehen ist.
13. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gesamtheit der mäanderförmig angeordneten Lagen des Bandes (1) von einem bandförmigen Streifen (8) umgeben ist, an den die Umkehrstellen der Mäanderwindungen des Bandes (i) befestigt sind.
14. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bandstreifen (8) auf seiner Außenseite über seine Länge hin verteilte Vorsprünge aufweist.
15. Stoffaustauschkolonne nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß .der Bandstreifen (8) im wesentlichen die gleiche Form hat wie das Band (1)
16. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der waagerechte Querschnitt der Packung dem Querschnitt der Kolonne entspricht.
17. Stoffaustauschkolonne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der waagerechte Querschnitt der Packung einem Teil des Querschnitts der Kolonne entspricht.
18. Verfahren zum Herstellen einer Stoffaustauschkolonnen-Packung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf einer Linie, die der Form des Umfangs der Packung entspricht, eine Vielzahl von einander parallelen Stiften ( S) derart angeordnet sind, daß ein um sie maanderförmig gelegtes Band (1) einander narallele Bandlagen aufweist, daß ein solches Band dann um diese Stifte (S ) in dieser Mäanderform aufgebracht wird, dann um diese ganze Anordnung ein Bandstreifen (8) gelegt wird, dieser Bandstreifen dann mit dem Band (1) an dessen Umkehrpunkten (9 ) verschweißt wird und dann die Stifte ( S ) entfernt werden.