DE3020564A1

DE3020564A1 - Verfahren zur herstellung einer fluid-kontakt-vorrichtung

Info

Publication number: DE3020564A1
Application number: DE19803020564
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Nagaoka
Original assignee: Nagaoka Kanaami KK
Current assignee: Nagaoka Kanaami KK
Priority date: 1979-06-01
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1981-01-29
Also published as: JPS5735041B2; US4366608A; JPS55159803A

Description

Verfahren zur Herstellung einer Fluid-Kontakt-Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fluid-Kontakt.-Vorrichtung.

Eine für verschiedene Anlagen eingesetzte Füllkörperkolonne bildet gemeinsam mit einer Bodenkolonne eine typische Einrichtung für den gegenseitigen Kontakt von Gas- und Flüssigkeitsströmen und sie wird für unterschiedliche Apparaturen einschließlich solcher zur Raffinierung und Destillation, Flüssigkeitsextraktion und Gasabsorption verwendet.

Gemäß Fig. 1 weist die Füllkörperkolonne 1 einen rinnenartigen Flüssigkeitsverteiler 2 im oberen Teil der Kolonne 1 auf. Durch eine Leitung 3 wird dem Verteiler 2 Flüssigkeit L zugeführt, die von mehreren Schlitzen 2a auf beiden Seiten des Verteilers 2 herabtropft. Inzwischen wird dem unteren Teil der Kolonne 1 von einer Öffnung 1a ausgewähltes Gas G zugeführt.

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Die von dem Verteiler 2 herabtropfende Flüssigkeit und das aufsteigende Gas berühren sich und reagieren miteinander auf der Fläche einer Vielzahl von Füllkörpern 4, die in den zentralen Teil der Kolonne eingefüllt sind. Umgesetztes Gas G¹ wird aus einer Öffnung 1b am Kopfende der Kolonne 1 abgezogen, während umgesetzte Flüssigkeit L' aus einer im unteren Teil der Kolonne 1 ausgebildeten öffnung 1C entnommen wird.

Bei einer solchen Füllkörperkolonne ist es erforderlich, die über die Füllkörper 4 strömende Flüssigkeit gleichmäßig zu verteilen, so daß die Flüssigkeit das aufsteigende Gas sehr gründlich berührt.

Eine herkömmliche Füllkörperkolonne ist jedoch so konstruiert, daß eine große Anzahl von Füllkörpern mit zufälliger Verteilung in die Kolonne eingefüllt wird mit dem Ergebnis, daß ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom nicht erwartet werden kann, so daß ein Teil der Füllkörper ungenutzt vergeudet wird und außerdem werden separate Kanäle für Flüssigkeit und Gas gebildet, wodurch die Reaktion zwischen der Flüssigkeit und dem Gas nicht gründlich durchgeführt wird.

Zur Behebung der beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Füllkörperkolonne ist kürzlich die Verwendung von hohlen prismenförmigen Füllkörpern 5 vorgeschlagen worden. Ein hohler Prismenkörper 5 ist in Draufsicht im wesentlichen dreieckig, sein Mittelteil 5a ist eng eingezogen und in Axialrichtung der Kolonnenpackung,d.h. in Strömungsrichtung, weist er eine Öffnung 5c auf. Außerdem ist in dem Mittelteil 5a ein nach innen ausgebauchter Teil 5b ausgebildet, der den Oberflächenbereich vergrößert und den verengten

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Querschnitt innerhalb des prismenförmigen Füllkörpers verkleinert. Ein solcher hohler prismenförmiger Füllkörper 5 besteht aus einem geeigneten Material, z.B. Porzellan.

Große Mengen solcher hohlen Prismenkörper 5 sind in einer Bienenwabenstruktur gemäß Fig. 3 angeordnet. Ein hohler Prismenkörper 5 einer nächsten Lage wird auf den Zwischenraum 6 gesetzt, der von drei benachbarten Prismenkörpern 5 gemäß Figuren 3 und 4 begrenzt wird.

Sehr viele Prismenkörper 5 sind in zahlreichen Lagen wie beschrieben übereinandergeschichtet. Auf diese Weise wird eine Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 durch regelmäßige Anordnung der Prismenkörper 5 in vorbestimmten Abmessungen und Lagen aufgebaut. In der Kolonne sind viele Fluid-Kontakt-Vorrichtungen 50 in einer vorgegebenen Anzahl von Lagen angeordnet, wobei die Öffnung 5c jedes prismenförmigen Baukörpers 5 senkrecht ausgerichtet ist.

Wenn diese Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 als Füllkörper benutzt wird, strömt Flüssigkeit gleichmäßig über die Innen- und Außenflächen jedes hohlen Prismenkörpers 5 und Flüssigkeits- und Gasströme berühren sich und reagieren miteinander sowohl in einem verengten Abschnitt in jedem prismenförmigen Füllkörper 5 als auch in einem von benachbarten Körpern 5 begrenzten verengten Abschnitt,während Konvektion der umgesetzten Flüssigkeits- und Gasströme sowohl in einem erweiterten Abschnitt in jedem Körper 5 als auch in einem von benachbarten Körpern 5 begrenzten erweiterten Abschnitt stattfindet. Auf diese Weise gelingt es, die Flüssigkeit und das Gas zu einer äußerst wirkungsvollen Reaktion miteinander zu veranlassen.

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Die beschriebene Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 erfordert allerdings für die präzise Zusammensetzung und Anordnung der Vielzahl hohler Prismenkörper 5, die Verbindung benachbarter Körper 5 miteinander und ihre Erwärmung zur Steigerung der Haltbarkeit ihre;r gegenseitigen Verbindung usw. beträchtlichen Arbeitsaufwand. Außerdem läßt sich bei Einbau der Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 in die Kolonne ein ungenutzter Bereich 7 (schattierte Partie in Fig. 5) nicht vermeiden, der sich zwischen der Kolonne und der Fluid-Kontaktvorrichtung 50 aufgrund der Gestalt der Vorrichtung 50 ergibt. Deshalb müssen Füllkörper anderer Art in diesen ungenutzten Bereich 7 eingesetzt werden und dies hat einen Abfall der Kontakt- und Reaktionswirksamkeit zur Folge.

Wenn im übrigen der hohle Prismenkörper 5 aus Metall besteht, ist seine Herstellung wegen der komplizierten Form des Prismenkörpers 5 sehr arbeitsaufwendig, wodurch sich ein Anstieg der Fertigungskosten ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu überwinden.Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Fluid-Kontakt-Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Seitenwand senkrechter, kontinuierlicher, hohler Prismenkörper aus einem einzigen Bahnstreifen aus Metall oder ähnliehern Material hergestellt wird, und daß viele solcher Bahnstreifen zur Bildung der Fluid-Kontakt-Vorrichtung regelmäßig angeordnet und miteinander verbunden werden.

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Es wird eino Seitenwandbahn in gleicher Form gestaltet wie eine kontinuierliche Wandfläche hohler Prismenkörpor, die in mehreren, aufeinandergesetzten Lagen der Fluid-Kontakt-Vorrichtung miteinander verbunden sind, und es werden mehrere Seitenwandbahnen regelmäßig in einer honigwabenförmigen Struktur angeordnet und benachbarte Seitenwandbahnen zur Bildung der Fluid-Kontakt-Vorrichtung miteinander verbunden.

Auf diese Weise wird der Zusammenbau der Fluid-Kontakt-Vorrichtung sehr vereinfacht, der Materialverbrauch bei der Ausbildung der Seitenwandbahn kann auf einem Minimum gehalten werden und ein ungenutzter Bereich zwischen einer Kolonne und der Fluid-Kontakt-Vorrichtung wird eliminiert, wodurch sich die Wirksamkeit des Fluid-Kontaktes verbessern läßt.

In der Zeichnung sind der Erläuterung dienende Darstellungen und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die nachfolgend beschrieben wird.

Es zeigt:

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—■Ό —

Fig. 1 einen Schnitt einer Füllkörperkolonne zur Erklärung ihres Prinzips,

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines Beispieles eines Füllkörpers,

Fig. 3 und 4 Ansichten zur Erklärung der Zusammensetzung einer Vielzahl von Füllkörpern nach Fig. 2,

Fig. 5 eine Draufsicht zur Darstellung der Füllkörperkolonne , in die eine Fluid-Kontakt-Vorrichtung eingesetzt ist, die aus den Füllkörpern gemäß Fig. 2 besteht, 3 Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht zur Erläuterung des Zustandes der Seitenwand der jeweiligen Füllkörper der Fluid-Kontakt-Vorrichtung,

Fig. 7 eine Draufsicht der Seitenwand 59 gemäß Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie A-A' gemäß Fig. 7, Fig. 9 eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispieles einer für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren verwendeten Seitenwandbahn, in die der Umriß der Seitenwände gemäß der Draufsicht nach Figur 7 eingezeichnet ist,

Fig. 10 eine schaubildliche Ansicht einer kleinsten Einhext der Fluid-Kontakt-Vorrichtung, die aus der Seitenwandbahn gemäß Fig. 9 besteht,

Fig. 11 eine schaubildliche Ansicht zur Erläuterung eines Falles, bei dem eine Mehrzahl von Fluid-Kontakt-Vorrichtungen gemäß Fig. 10 in mehreren Stufen übereinandergesetzt sind, '■> und

Fig. 12 eine Draufsicht zur Erläuterung de.r Anordnung der Fluid-Kontakt-Vorrichtung, die aus don Seitenwandbahnen gemäß Fig. 9 aufgebaut ist.

Es ist davon auszugehen, daß die hohlen Prismenkörper 5 (Fig. 2) in der Anordnung nach Figuren 3 und 4 zu einer vierstufigen Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 gemäß Fig. 6 zusammengesetzt sind. Die drei Prismenkörper in der ersten und dritten Stufe der Vorrichtung 50 sind mit 51 und 55 be-

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zeichnet, und der eine Prismenkörper in der zweiten und vierten Stufe trägt die Bezugsziffern 54 bzw. 58. Bei diesem Aufbau bilden die Seitenwände 51d, 54d, 55d und 58d der Prismenkörper 51,54,55 und 58 der Stufen 1 bis eine einzige senkrechte, kontinuierliche Seitenwand Entsprechend stellen die Seitenwände der Prismenkörper 52, 54, 56 und 58 bzw. der Prismenkörper 53,54,57 und eine einzige kontinuierliche,senkrechte Seitenwand 60 bzw. 61 dar.

Eine Draufsicht der Seitenwand 59 ist in Fig. 7 gezeigt und ihren Schnitt gibt Fig. 8 wieder. Die Form der anderen beiden Seitenwände 60 und 61 entspricht derjenigen der Seitenwand 59. Dies bedeutet, daß die Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 in mehrere senkrechte,kontinuierliche Seitenwände entsprechend den Seitenwänden 59-61 aufgeteilt werden kann. Die Folge hiervon ist, daß die Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 sich aus mehreren bahnförmigen Streifen entsprechend z.B. der Seitenwand 59 herstellen läßt. Die Erfindung beruht auf diesem Grundprinzip.

Gemäß Fig. 9 sind die Umrisse der Seitenwandbahnen 80, 81, 82, .... gemäß Fig. 7 auf ein Blech 70 aus korrosionsbeständigem, rostfreiem Stahl aufgezeichnet. In diesem Falle kann Materialvergeudung dadurch verhindert werden, daß die jeweiligen benachbarten Seitenwandbahnen 80, 81, 82 .... wie in der Figur gezeigt um eine halbe Teilung verschoben werden. Die Schnittlinien der Endteile der Seitenwandbahnen 80A, 81A, 82A und 80B, 81B und 82B sind im

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Abstand j H bzw. -r H von den engsten Stellen 80c, 81c und 82c nahe den Enden jeder Seitenwand vorgesehen, und der Endteil der Blechplatte 70 wird längs der gestrichelten Linien 71 und 72 abgeschnitten. Bezugszeichen H be-

zeichnet den Abstand zwischen benachbarten engsten Stellen 80c und 8Oe der Seitenwandbahn 80. Durch Abschneiden der Blechplatte 70 entlang der Linien 71 und 72 werden die gegenüberliegenden Enden 80A, 80B -

82A, 82B,. der jeweiligen Seitenwandbahnen 80 - 82

gleichlang.

Die streifenförinige Seitenwandbahn 80 wird dann abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen gedrückt (Fig. 7) und ein Mittelteil der engsten Stelle 80c wird auf einer vorbestimmten Seite ausgebaucht (Fig. 8). Der gleiche Vorgang wiederholt sich mit den streifenförmigen Seitenwandbahnen 81 und 82. Auf diese Weise wird eine Anzahl von Seitenwandbahnen durch Pressverformung hergestellt.

Die Seitenwandbahnen 80-82 werden zu einer hohlen dreieckigen Säule 90 zusammengefügt, wobei jede Seitenwandbahn 80 - 82 als Seitenwand verwendet wird und die Endteile 8OA,81A ,82A sowie die Endteile 8OB,81B,82B waagerecht ausgerichtet sind. Dann werden die beiden benachbarten Seitenwandbahnen an den Ecken B-D und B'-D' der beiden Endteile zusammengeschwexßt. Diese hohle dreieckige Säule 90 stellt eine kleinste Einheit der Fluid-Kontaktvorrichtung 50 dar.

In der beschriebenen Weise werden eine gewisse Anzahl von Seitenwandbahnen regelmäßig in eine große Fluid-Kontakt-Vorrichtung 100 gemäß Fig. 12 eingebaut. Die so gebildete Fluid-Kontakt-Vorrichtung hat im wesentlichen die gleiche Form wie die bekannte Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50, die aus den hohlen Prismenkörpern 5 zusammengesetzt ist.

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Bei der Fluid-Kontakt-Vorrichtung 90 haben die jeweiligen Ränder 8OA- 82A und 8OB-82B der oberen und unteren Endteile 9OA und 9OB jeweils gleiche Länge,und diese Ränder werden wie in Fig. 9 gezeigt abgeschnitten. Wenn daher der untere Endteil 9OB der Fluid-Kontakt-Vorrichtung 90' (Fig.1l), die die gleiche Form hat wie die Fluid-Kontakt-Vorrichtunj 90, auf den oberen Endteil 9OA der Fluid-Kontakt-Vorrichtung 90 aufgesetzt wird, bilden die Seitenwände 80, 81'; 81, 81'; 82,82' der Fluid-Kontakt-Vorrichtungen 90 -90' jeweils eine einzige senkrechterkontinuierliche Seitenwand.

Eine größere Fluid-Kontakt-Vorrichtung läßt sich also leicht herstellen, Lndem in einer großen Anzahl von Stufen eine Fluid-Kontakt-Vorrichtung auf die andere gesetzt wird, ohne daß die Form der Fluid-Kontakt-Vorrichtung sich ändert.

Durch Befestigung einer Seitenwandbahn 101 geeigneter Breite (Fig. 12) an einer Ecke 100a der Fluid-Kontakt-Vorrichtung 100 kann der ungenutzte Bereich 7 zwischen der Kolonne I und der Fluid-Kontakt-Vorrichtung 50 eliminiert werden, so daß ein verbesserter Fluid-Kontakt-Effekt erreicht wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Blech aus rostfrei€;m Stahl als Seitenwandbahn benutzt. Das Material der Seitenwandbahn ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern es können andere Metalltafe_ln, beschichtete Metalltafeln, Kunststoff- oder Glasfaserplatten, katalytisches Material, mit katalytischem Material o.dgl. beschichtete Werkstoffbahnen verwendet werden.

Außerdem ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in der engsten Stelle jeder Seitenwandbahn eine kreis-

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förmige Ausbauchung angebracht. Die Form der Ausbauchung ist hierauf nicht beschränkt, sondern es können auch andere Formen gewählt werden.

Die Erfindung macht den Zusammenbau der Fluid-Kontakt-Vorrichtung sehr einfach, weil nur eine Verbindung der Seitenwandbahnen nacheinander erforderlich ist. Ferner kann eine Materialvergeudung bei der Formung der Seitenwandbahn auf einem Minimum gehalten werden. Durch Anbringung einer Seitenwandbahn geeigneter Breite an einer Ecke der Fluid-Kontakt-Vorrichtung kann ein ungenutzter

• Bereich zwischen der Kolonne und der Fluid-Kontakt-Vorrichtung eliminiert werden, wodurch die Wirksamkeit des Fluid-Kontaktes verbessert wird.

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Claims

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung einer Fluid-Kontakt-Vorrichtung, bestehend aus hohlen Prismenkörpern, die jeweils in Draufsicht im wesentlichen dreieckig sind, einen verengten Mittelteil aufweisen und in Axialrichtung offen sind, und die in vorbestimmten Abmessungen und Lagen regelmäßig angeordnet werden, um.eine im wesentlichen honigwabenförmige Struktur zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Seitenwandbahn in gleicher Form gestaltet, wie eine kontinuierliche Handfläche hohler Prismenkörper, die in mehreren aufeinandergesetzten Lagen der Fluid-Kontakt-Vorrichtung miteinander verbunden sind, und daß man mehrere Seitenwandbahnen regelmäßig zu einer honigwabenfdrmigen Struktur anordnet und benachbarte Seitenwandbahnen zur Bildung der Fluid-Kontakt-Vorrichtung miteinander verbindet.

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ORIGINAL INSPECTED