DE3150216C2

DE3150216C2 -

Info

Publication number: DE3150216C2
Application number: DE3150216A
Authority: DE
Inventors: Max Dr. Pittsburg Pa. Us Leva
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1991-06-27
Also published as: GB2089679B; DE3150216A1; GB2089679A; US4327043A

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllkörper für Reaktionen und Aus tauschvorgänge zwischen Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen in einem Turm, in den sie nach Zufallsregeln eingeschüttet sind und sich gegenseitig verhakend eine regellose Schüttung bilden, aus einem Streifen mit einem mittleren konkav gekrümmten Abschnitt, mit in ihm vorgesehenen Schlitzen und von deren Enden ausgehen den, nach innen verlaufenden Zungen.

In den meisten Fällen wird das regellos eingeschüttete Bett oder die regellos eingeschüttete Packung in vertikalen Gefäßen verwen det, bei denen die Gas- oder Dampfphase vom Boden des Bettes in dieses eintritt und nach oben steigt. Die Flüssigkeit wird im allgemeinen mit einem Flüssigkeitsverteiler von oben in das Bett eingeleitet und bewegt sich infolge Schwerkraft in diesem nach unten.

Die Funktion der aus diesen Füllkörpern bestehenden Packung liegt in der Ausbildung eines Rahmenwerkes oder einer aus offe nen Zellen bestehenden Struktur in dem Rahmen, über deren Ober fläche die Flüssigkeit in Form eines dünnen Filmes laufen soll, während das Gas oder der Dampf durch die in dieser Struktur be findlichen Zwischenräume nach oben steigt. Mit der auf diese Wei se fein verteilten und eine große Oberfläche bietenden Flüssig keit erfolgt dann eine Massenübertragung zwischen der gas- oder dampfförmigen und der flüssigen Phase.

Wenn der in dem Packungsbett vorhandene Mechanismus auf diese Weise zur Wirkung kommt, leuchtet es ohne weiteres ein, daß das Ausmaß der Massenübertragung pro Volumeneinheit des Packungsbet tes und damit der Wirkungsgrad des Packungsbettes, der die Mas senübertragung ergibt, für vorgegebene Systeme und Konzentratio nen zu einem großen Anteil von der Oberfläche abhängt, die die Packung bieten kann.

Obwohl es kein besonders schwerwiegendes Problem darstellt, eine bestimmte Form für einen Füllkörper vorzuschlagen, der nach einem Hineinschütten in ein Gefäß zu einem Packungsbett mit einer unge wöhnlich großen Oberfläche führt, reicht dies an sich noch nicht zum Gewährleisten einer hohen Massenübertragung aus. Zum Erzie len einer hohen Massenübertragung liegt eines der Haupterforder nisse vielmehr darin, daß die von den Füllkörpern in dem Packungs bett dargebotene Oberfläche gegenüber der herabsteigenden Flüssig keit und gegenüber den aufsteigenden Gasen ohne weiteres erreich bar sein muß. Wenn in vergleichbaren, aus Sattelkörpern bestehen den Betten, wie sie zum Beispiel in den US-PS 17 96 501 und 26 39 909 beschrieben werden, die gesamte Oberfläche bei ver gleichbaren Packungsgrößen im wesentlichen numerisch äquivalent ist, hat es sich gezeigt, daß die Massenübertragung bei aus Sat telkörpern bestehenden und gemäß der US-PS 26 39 909 aufgebauten Betten wesentlich höher liegt, da es wegen der weniger symmetri schen Form der Sattelkörper gemäß der US-PS 26 39 909 kein Inein anderschachteln der einzelnen Körper gibt. Die der Massenübertra gung dargebotene Oberfläche ist damit sowohl für die Flüssigkeit als auch für das berührende Gas leichter erreichbar. Damit läßt sich feststellen, daß das Maß der Unregelmäßigkeit der Form, die sich bei einem Turm-Füllkörper ergibt, einen wichtigen Einfluß auf den sich einstellenden Massenübertragungs-Wirkungsgrad hat.

Ein anderes wichtiges Erfordernis zum Erzielen einer hohen Mas senübertragung liegt darin, daß die das Packungsbett bildenden Füllkörper solche Merkmale aufweisen müssen, die zu einer wir kungsvollen Flüssigkeitsverteilung über das Packungsbett führen. So wurde gefunden, daß bei aus geschlitzten Ringen bestehenden Betten, wie sie in der US-PS 32 66 787 beschrieben werden, die in dem Innenraum der geschlitzten Ringe enthaltenen Zungen im großen Umfang unwirksam sind, was die Ausbildung eines verbes serten internen Flüssigkeitsströmungs-Schemas durch das Packungs bett betrifft. Dies liegt daran, daß bei sämtlich auf der Innen seite der Ringe liegenden Zungen diese etwas eingeschlossen sind und nicht genügend frei liegen, Mit in dem Packungsbett benach barten Füllkörpern ergibt sich daher kein merkbarer Kontakt.

Eine merkbare Verbesserung bei der internen Flüssigkeitsvertei lung und damit eine weit bessere Massenübertragung ergab sich durch Einschneiden der geschlitzten Ringe in Längsrichtung in zwei Hälften. Damit können die Zungen eines Füllkörpers mit der Oberfläche und den anderen Zungen von in dem Packungsbett benach barten Füllkörpern einen wirksamen Kontakt eingehen. Mit dieser einfachen Maßnahme haben sich durch die Zungen zweckmäßige Strö mungspfade ergeben. Gleichzeitig kann die herabströmende Flüssig keit nun einfach von einem Füllkörper zu einem anderen Füllkörper übergehen, statt regellos durch das Packungsbett hindurchzufal len. Auf diese Weise ergibt sich ein verbesserter Benetzungszu stand in dem Packungsbett. Dies hat dann zu einem dramatisch ver besserten Wirkungsgrad der Massenübertragung bei einem solchen sich aus den Längshälften von geschlitzten Rinnen zusammensetzen den Packungsbett geführt. Eine Reihe von Versuchen, die dieses wichtige Ergebnis darstellen, wird in einer Arbeit wiedergegeben, die der Erfinder in der Ausgabe Oktober 1980 der Zeitschrift Ver fahrenstechnik veröffentlicht hat.

Eine systematische Forschung, die der Erfinder durchgeführt und in der US-PS 42 03 934 beschrieben hat, hat gezeigt, daß sich weitere wichtige Verbesserungen bei den in der Hälfte geschlitz ten Ringen dann ergeben, wenn den einzelnen Packungselementen ei ne bestimmte Geometrie zugeschrieben und für die Zungen eine be stimmte Form und bestimmte Anordnungen vorgeschlagen werden.

Zusätzlich zu diesen beiden wichtigen Anforderungen an einen Füllkörper, das heißt, eine leicht erreichbare maximale Kontakt fläche zu bieten und eine wirksame interne Flüssigkeitsverteilung zu ermöglichen, gibt es noch eine Anzahl von anderen Merkmalen, die ein wirksamer Füllkörper aufweisen sollte. So ist es wichtig, daß die Füllkörper ein stabiles Bett bilden, so daß sie sich im Laufe der Zeit nicht immer weiter setzen und damit einen Anstieg in dem Druckabfall der Dampf- oder Gasphase mit der Zeit verhin dern.

Ein weiteres wichtiges Erfordernis liegt darin, daß die in dem Packungsbett vorhandenen Füllkörper gründlich miteinander verrie gelt sein sollten, so daß das nach unten wirkende Gewicht des Packungsbettes regellos über dem Turmquerschnitt verteilt wird. Auf diese Weise werden die seitlich auf die Turmwand einwirken den Kräfte auf ein Minimum herabgesetzt. Dadurch wird auch die Gefahr ausgeschlossen, daß die untersten Schichten am Boden des hoch gepackten Bettes zusammengedrückt werden. Die Fähigkeit be nachbarter Füllkörper, sich miteinander zu verriegeln, ermög licht auch, daß diese aus dünnerem Material hergestellt werden können. Für die wirtschaftliche Seite der betroffenen Struktur ist dies sehr wichtig.

Bekannt ist noch ein auf den Erfinder zurückgehender Füllkörper der eingangs genannten Gattung (GB-PS 15 62 402) für Reaktionen und Austauschvorgänge zwischen Flüssigkeiten und Gasen oder Dämp fen in einem Turm, in den sie nach Zufallsregeln eingeschüttet sind und sich gegenseitig verhakend eine regellose Schüttung bil den, aus einem Streifen mit einem mittleren konkav gekrümmten Ab schnitt, mit in ihm vorgesehenen Schlitzen und von deren Enden ausgehenden, nach innen verlaufenden Zungen.

Von diesem bekannten Füllkörper ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ihn so auszugestalten, daß er sich nach dem Einschütten in einen Turm dort besonders regellos verteilt. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich bei diesem Füllkörper nach der Erfindung dadurch, daß der Streifen mindestens einen konvex gekrümmten Endabschnitt aufweist, wobei das Verhältnis der Länge des Füllkörpers zu seiner Breite (L/W) zwischen 0,5 und 4,0 liegt und das Verhältnis der Länge des Füllkörpers zu dem Durchmesser des mittleren Abschnittes (L/D) zwischen 3 und 1,2 liegt, wobei bei einem Halbkreisform aufweisenden mittleren Abschnitt (D) der Durchmesser des Halbkreises und bei einem von Halbkreisform abweichenden mittleren Abschnitt (D) die geradlini ge Weite zwischen den Wendepunkten (X₁ und X₂) ist.

Bei diesen Beziehungen zwischen Länge und Durchmesser und zwi schen Länge und Breite des Füllkörpers verteilen sich diese be sonders regellos im Schüttgutbett. Bei der Massenübertragung führt dies zu bedeutenden Verbesserungen. Dies steigert wieder die Geschwindigkeit der Reaktionen und Austauschvorgänge zwi schen Flüssigkeiten und Gasen auf der einen und Dämpfen auf der anderen Seite. Dies liegt wieder darin, daß die Zungen nun von einem konvex gekrümmten Endabschnitt nach innen verlaufen und we gen des genannten Verhältnisses L/D besonders zur Wirkung kom men. Die Breite W des Füllkörpers sollte nicht zu gering sein. Anderenfalls ordnen sich die Füllkörper im Turm in unerwünschter Weise an. Bei dem Verhältnis L/W zwischen 0,5 und 4,0 ergibt sich eine besonders regellose Verteilung der Füllkörper im Turm.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des erfinderischen Grundge dankens bilden den Gegenstand von Unteransprüchen.

Am Beispiel der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform mit der Darstel lung der verschiedenen wichtigen Hauptmerkmale der Erfin dung,

Fig. 2 die Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform mit Einzelheiten des gebogenen Streifens einer etwas anderen Form,

Fig. 3 die Darstellung einer noch anderen Ausführungsform des gebogenen Streifens,

Fig. 4 die Darstellung einer noch anderen Ausführungsform des gebogenen Streifens,

Fig. 5 die Darstellung einer noch anderen Ausführungsform des gebogenen Streifens,

Fig. 6 die Darstellung einer Abwandlung des gebogenen Streifens von Fig. 5,

Fig. 7 die Darstellung einer noch anderen Ausführungsform des gebogenen Streifens,

Fig. 8 die Darstellung einer etwas anderen Ausführungsform des gebogenen Streifens,

Fig. 9 die Darstellung einer noch anderen Abwandlung in der Geo metrie des gebogenen Streifens,

Fig. 10 die Darstellung einer endgültigen Variation in der Form des gebogenen Streifens noch innerhalb des Rahmens der Erfindung,

Fig. 11 ein Schnitt entlang der Schnittlinie 11-11 in Fig. 12 unter Darstellung charakteristischer Einzelheiten von Schlitzen und Zungen,

Fig. 12 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 11 unter Darstel lung weiterer Einzelheiten der Erfindung,

Fig. 13 die Darstellung weiterer Einzelheiten der Schlitze und Zungen, wobei diese Figur ein Querschnitt entlang der Schnittlinie 13-13 in Fig. 14 ist,

Fig. 14 eine Seitenansicht eines typischen Füllkörpers mit der Darstellung weiterer erfindungsgemäßer Einzelheiten,

Fig. 15 ein weiterer Schnitt unter Darstellung weiterer Konstruk tionseinzelheiten und

Fig. 16 eine andere Seitenansicht einer typischen erfindungsge mäßen Ausführungsform.

In der Darstellung von Fig. 1 sind die drei getrennten Gebiete des bogenförmigen Streifens mit den Bezugszeichen, 1, 1a und 1b bezeichnet. Der Wendepunkt X₁ trennt das Gebiet 1a vom Gebiet 1, während der Wendepunkt X₂ das Gebiet 1b vom Gebiet 1 trennt. Die Tangenten T₁ und T₂, die an den Enden des mit der Länge L defi nierten Streifens anliegen, sind eingezeichnet. Gleiches gilt für die entsprechenden Normalen N₁ und N₂. Man sieht, daß bei dieser Form die Normalen parallel zueinander liegen. Dies bedeu tet, daß der Winkel zwischen den Normalen 0° beträgt.

Fig. 1 zeigt drei Zungen. Diese sind mit I, II und III bezeich net. Man erkennt, daß sämtliche Zungen nach unten gerichtet sind. Da die Gebiete 1a und 1b bei Betrachtung von unten eine konvexe Krümmung zeigen, sieht man weiter, daß die Zungen I und III von den Mittelpunkten C₁ und C₂ der Gebiete 1a und 1b weggerichtet sind. Für das Gebiet 1 und die herabhängende Zunge II gilt das Umgekehrte. Die Zunge II zeigt in die Richtung von C₂, dem Mit telpunkt des Gebietes 1. Diese charakteristische Anordnung der Zungen in bezug auf die Gebiete, von denen sie ausgehen, und das sich daraus ergebende Schema sind ein wichtiges Merkmal der Er findung. Durch die Verwendung von Gebieten mit Krümmungen in ent gegengesetzten Richtungen und der von diesen Gebieten herabhän genden Zungen, wie es dargestellt ist, ergibt sich ein im hohen Maße unsymmetrischer Füllkörper, der zu einem im höchsten Maße regellos gepackten Packungsbett führt. Bei der Verbesserung der Stabilität des Bettes hat sich dies als wichtig herausgestellt, und es verstärkt eine verbesserte interne Flüssigkeitsverteilung, wie sie für ein optimales Massenübertragungsverhalten notwendig ist.

Man erkennt weiter, daß sich die drei Zungen I, II und III etwas unterhalb der Unterkante des Füllkörpers erstrecken. Obwohl es nicht notwendig ist, daß irgendeine oder sämtliche Zungen so weit nach unten verlaufen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wurde je doch allgemein gefunden, daß lange Zungen zu verbesserten Massen übertragungszahlen führen.

In den Fig. 2 bis 10 werden bestimmte Abwandlungen in der Form des gebogenen Streifens gezeigt. Sämtliche Abwandlungen liegen im Rahmen der Erfindung. Zum klaren Herausstellen dieser Merkmale sind die Zungen und Schlitze, die bei jedem hier diskutierten Füllkörper immer vorhanden sind, zur besseren Übersicht wegge lassen.

In Fig. 2 wird ein etwas breiterer Füllkörper als in Fig. 1 ge zeigt. Er liegt jedoch noch deutlich im Rahmen der Erfindung. Die Gebiete 2a und 2 werden durch den Wendepunkt X₁ getrennt, während der Wendepunkt X₂ die Gebiete 2 und 2b voneinander trennt. Man erkennt, daß die Krümmung der Gebiete 2a und 2 wie auch der Ge biete 2 und 2b, wie es die Erfindung verlangt, in entgegengesetz ten Richtungen verläuft. Die auf den Tangenten T₁ und T₂ stehen den Normalen N₁ und N₂ sind dargestellt. Man erkennt weiter, daß der Winkel alpha, der durch das Schneiden der Normalen N₁ und N₂ bestimmt wird, innerhalb der erforderlichen Spezifikationen liegt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung des gebogenen Streifens. Man erkennt, daß die Gebiete 4a und 4b merklich kürzer als die ent sprechenden Gebiete in den Fig. 1 und 2 sind. Das wesentliche Merkmal liegt jedoch darin, daß die beiden Wendepunkte X₁ und X₂ die drei Gebiete voneinander trennen. Man erkennt weiter, daß der von den Normalen N₁ und N₂ gebildete Winkel alpha innerhalb der Spezifikationen liegt und daß dieser Winkel tatsächlich die Bo genlänge der Gebiete 4a und 4b festlegt.

Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung der Form des gebogenen Streifens, und hier wird eine Ausführung dargestellt, die dem Füllkörper ein weiteres Merkmal der Unsymmetrie hinzufügt. Wäh rend die Außengebiete der Krümmung in den Fig. 1 bis 3 die gleiche Bogenlänge hatten, trifft dies für die folgenden Fig. 4 bis 10 nicht mehr zu. Es wurde gefunden, daß sich der Zustand der Regellosigkeit in der Anordnung der Füllkörper in dem Pac kungsbett mit diesen Formen noch unregelmäßiger darstellt und das Massenübertragungsverhalten noch weiter verbessert wird. Man erkennt, daß die beiden erforderlichen Wendepunkte X₁ und X₂ in Fig. 4 dargestellt sind. Der von den beiden Normalen N₁ und N₂ gebildete Winkel alpha liegt gemäß der Darstellung innerhalb der erforderlichen Spezifikationen.

Eine weitere in starkem Maße unsymmetrische Ausführungsform wird in Fig. 5 gezeigt. Man sieht, daß die Wendepunkte X₁ und X₂ die drei Krümmungsgebiete 8a, 8 und 8b voneinander trennen. Man sieht weiter, daß das Gebiet 8b im Vergleich mit dem Gebiet 8a sehr kurz ist. Aus diesem Grund wird vielleicht keine Zunge vom Ge biet 8b herabhängen. Ebenso mag keine Zone sogar von den länge ren Endabschnitten, wie 8a, herabhängen.

Ein weiteres Verkürzen der kleinen Krümmungsgebiete mit einer weiteren Vergrößerung der großen Gebiete führt zu den Fig. 6 und 7. Man erkennt, daß die Wendepunkte X₁ und X₂ bei allen die sen Formen vorhanden sind und daß der von den Normalen N₁ und N₂ gebildete Winkel alpha bei Fortschreiten von Fig. 5 zu Fig. 7 zu nehmend kleiner wird.

Während bei den bis hierhin erörterten Fig. 1 bis 7 sämtliche Krümmungsgebiete den gleichen Krümmungsradius aufweisen und Kreisform oder teilweise Kreisform aufweisen, gilt dies nicht für die folgenden Fig. 8 bis 10. Selbstverständlich ist bei jeder dieser Ausführungsformen ein Wendepunkt X₁ und X₂ vorgese hen. Weiter liegt der von den Normalen erzeugte Winkel alpha in nerhalb der Spezifikationen, auch wenn er nicht dargestellt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 besteht der gekrümmte Strei fen aus drei getrennten kreisförmigen Gebieten. Dabei hat das Ge biet 13 den größten Krümmungsradius, das Gebiet 15 hat einen mittleren Krümmungsradius, und das Gebiet 14 weist den kleinsten Krümmungsradius auf. Bei der Darstellung in Fig. 9 liegt die Si tuation so, daß sämtliche Gebiete kreisförmig sind und die Krüm mungsradien beim Fortschreiten vom Gebiet 16 in Richtung auf das Gebiet 18 abnehmen. Die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform ist der nach Fig. 8 ähnlich. Während die Gebiete 19 und 21 kreisför mig sind, hat das Gebiet 20 jedoch Parabelform. Selbstverständ lich kann jedoch irgendeine andere leicht zu beschreibende Kur venform für eine oder sämtliche der drei Gebiete verwendet wer den.

Obwohl es am häufigsten vorkommt, daß die drei Gebiete Kreisform aufweisen, wird eine heterogene Verwendung von Gebieten verschie dener Krümmung und verschiedenen Charakters dazu beitragen, den Füllkörper weniger symmetrisch zu machen und damit die Regello sigkeit des Packungsbettes zu erhöhen und die sich daraus erge bende Stabilität des Bettes und die Massenübertragung zu verbes sern.

Im vorstehenden wurden die verschiedenen Formen erläutert, die ein gebogener Streifen gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfin dung aufweisen kann. Es wurde jedoch auch gefunden, daß die Form der Zungen und andere Merkmale einen wichtigen Einfluß auf die sich einstellende Massenübertragung aufweisen.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 11-11 in Fig. 12 mit der Darstellung eines typischen Füllkörpers. Die Ausdehnung des gekrümmten Streifens wird mit dem Bezugszeichen 22 angegeben, und man erkennt, daß zwei Wendepunkte vorgesehen sind, wie es die Erfindung verlangt. Der gekrümmte Streifen weist die Schlitze 23, 24 und 25 auf. Von den Schlitzen hängen die Zungen 26, 27 und 28 herab. Man erkennt, daß die Zungen gebo gen sind und sämtlich die gleiche Bogenlänge aufweisen ebenso wie die Schlitze, von denen sie herabhängen. Aufgrund dieser Tat sache sind die Schlitze und die Zungen integral mit ein und dem selben Arbeitsgang ausgebildet worden. Ein solches Verfahren wird im allgemeinen beim Arbeiten mit Metallen angewendet, und das die Zungen bildende Material war ursprünglich vor der Bil dung der Zungen in den Schlitzen vorhanden.

Man erkennt, daß der Durchmesser der zentralen gebogenen Zone mit D angegeben wird, während die Gesamtlänge des Füllkörpers mit L bezeichnet wird. Man sieht weiter, daß das Verhältnis von L/D bei der in Fig. 11 gezeigten Konstruktion 2 beträgt. Da die an der Peripherie liegenden Zungen 27 und 28 im allgemeinen klei ner als die in der Mitte liegenden Zungen 26 sind, würde man er warten, daß die an der Peripherie liegenden Zungen 27 und 28 bei diesem Vorgang der Gas/Flüssigkeitsberührung eine untergeordnete Rolle spielen. Aufgrund der angemessenen Wahl der Länge L wird es jedoch möglich, die kleineren Zungen 27 und 28 wirkungsvoll freizulegen und sie damit wirksamer zu machen, als dies bei ei nem kleineren Wert von L der Fall sein würde. Die Bedeutung der kleinen Zungen 27 und 28 wird noch dadurch erhöht, daß sie von Flächen herabhängen, die konvex und nicht konkav sind. Aufgrund der Tatsache, daß die Zungen 27 und 28 von einer konvexen statt von einer konkaven Fläche herabhängen, sind die funktionalen Ver dienste der kleineren, an der Peripherie liegenden Zungen in wichtiger Weise aufgewertet worden. Bei der Massenübertragung führt dies zu bedeutenden Verbesserungen. Wenn man alles dies be rücksichtigt, zeigt sich, daß das Verhältnis L/D eine kritische Bedeutung erhält. Bei der in Fig. 11 gezeigten Form kann L/D von 3 bis herab zu 1,2 schwanken. Für beste Ergebnisse sollte das Verhältnis L/D zwischen 2,5 und 1,4 liegen.

Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 11. Der gebogene Strei fen trägt das Bezugszeichen 29, und die Schlitze sind mit 30 be zeichnet. Zwei Reihen von Schlitzen sind vorgesehen, und die Zun gen verlaufen entgegengesetzt zueinander, wie es in Fig. 11 ge zeigt ist. Die Breite des Füllkörpers von Fig. 12 ist mit W ange geben. Allgemein gesprochen läßt sich sagen, daß die Breite des Füllkörpers in erheblichem Maß durch die Anzahl von Reihen der Schlitze bestimmt wird, die parallel zueinander in dem Füllkörper vorhanden sind. Es ist jedoch wichtig, daß die Breite nicht zu gering ist. Anderenfalls ergeben sich unerwünschte Anordnungen der Füllkörper in dem Packungsbett. Somit sollte das Verhältnis von L/W zwischen 0,5 und 4,0 liegen. Für beste Ergebnisse sollte das Verhältnis jedoch zwischen 0,75 und 3,0 liegen.

Fig. 13 zeigt einen Querschnitt einer anderen typischen Ausfüh rungsform eines Füllkörpers entlang der Schnittlinie 13-13 in Fig. 14. Der gebogene Streifen trägt das Bezügszeichen 31, und die in dem Streifen vorgesehenen Schlitze sind mit den Bezugszeichen 32, 33 und 34 versehen. Die Zungen 35 und 36, die von den kleinen Schlitzen 33 und 34 herabhängen, haben im wesentlichen die glei che Bogenlänge wie die Schlitze. Die Zungen 37 jedoch, die von den mittleren längeren Schlitzen herabhängen, haben eine größere Bogenlänge als die Schlitze 33. Das diese Zungen 37 bildende Ma terial war daher ursprünglich vor dem Ausbilden der Zungen nicht in den Schlitzen enthalten.

Man sieht weiter, daß sowohl der gebogene Streifen 31 als auch die Zungen 37 mit einen kleinen Durchmesser aufweisenden Löchern 38 bzw. 39 versehen sind. Die Bildung dieser Löcher oder Perfora tionen ist häufig eine wichtige Forderung, insbesondere dann, wenn die Füllkörper dort eingesetzt werden, wo erhöhte Flüssig keits-Berieselungsraten verlangt werden. In solchen Fällen führt die gezeigte Anordnung dieser Löcher aus zwei wichtigen Gründen zu höheren Massenübertragungsraten. Erstens liegt dies daran, daß durch die Anordnung der Löcher 38 und 39 ein schnelleres Ablau fen der Flüssigkeit von der Oberfläche der Füllkörper und von den Zungen angeregt und damit ein Aufenthalt der Flüssigkeit in der Säule herabgesetzt wird, und zweitens daran, daß durch das Ab wärtsleiten der Flüssigkeit in Form von vielen kleinen Rinnsalen, die sich durch diese Perforationen ergeben, zusätzliche Kontakt fläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit erzeugt wird. Auf ei ne Verbesserung der Massenübertragung wirken beide Merkmale nutz bringend ein. Schließlich ist die Anordnung dieser Löcher in Ver bindung mit den sehr langen Zungen, wie sie in den Füllkörpern enthalten sind, besonders wünschenswert, da sich sonst ruhende Flüssigkeitsnester bilden könnten, die zusätzliche schädliche Aus wirkungen auf die Massenübertragung hätten.

Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 13 im Schnitt ge zeigten Füllkörpers. Der gebogene Streifen trägt das Bezugszei chen 40. Fig. 14 zeigt einen Blick auf seine Stirnseite. Schlitze tragen das Bezugszeichen 41, und die Löcher, die den gebogenen Streifen perforieren, tragen das Bezugszeichen 42. In den meisten Fällen sind diese Löcher oder Perforationen kreisförmig. Die Aus bildung von Löchern mit anderen geometrischen Formen würde jedoch auch im Rahmen der Erfindung liegen. Die Durchmesser dieser Lö cher können Bedeutung erlangen. In den meisten Fällen werden sie jedoch verhältnismäßig klein, zum Beispiel mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern, ausgebildet. Dadurch werden sie wirksam und leiten die Flüssigkeit in Form von kleinen Rinnsalen ab.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform des Füllkörpers. Der gebogene Streifen trägt das Bezugszeichen 43, und die drei ver hältnismäßig langen Schlitze sind mit den Bezugszeichen 44, 45 und 46 versehen. Man sieht, daß die von den Schlitzen 44 herab hängenden Zungen 47 tatsächlich länger als die Bogenlängen der Schlitze 44 sind, während die Zungen 48 und 49 in Krümmungsrich tung kleiner als die entsprechenden Schlitze 45 und 46 sind. Es ist weiter angegeben, daß sich die Zungen 47 in Abwärtsrichtung verjüngen. Der in Fig. 15 gezeigte Füllkörper enthält auch eine Verstärkungsrippe 50, die sich einwärts erstreckt, wie auch Ver stärkungsrippen 51 und 52, die nach außen verlaufen. Es hat sich gezeigt, daß die Tiefe der Verstärkungsrippen, die mit dem Buch staben "R" angezeigt wird, zum Erzielen bester Ergebnisse nicht unter einem Sechstel der größten Ausdehnung einer Rippe, die mit dem Buchstaben "D" bezeichnet ist, liegen sollte.

Der in Fig. 15 gezeigte Füllkörper ist eine Abwandlung des in Fig. 13 gezeigten Füllkörpers und besteht zweckmäßig aus Kunststoff. Er wird im Spritzgußverfahren oder einer ähnlichen Technik herge stellt. Obgleich dies nicht dargestellt ist, sollte ein Stück der in Fig. 15 gezeigten Konstruktion vorzugsweise mehrere Löcher mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweisen, wie dies be reits in Verbindung mit den Fig. 13 und 14 erläutert wurde. Dadurch wird ein Blockieren der Flüssigkeitsströmung auf ein Mi nimum herabgesetzt und der Massenübertragungswirkungsgrad verbes sert.

Fig. 16 zeigt eine endgültige Form eines Füllkörpers. Der geboge ne Streifen trägt das Bezugszeichen 53, und die Linie, auf der die Wendepunkte angeordnet sind, ist mit 54 bezeichnet. Zwei pa rallele Reihen von mit 55 bezeichneten Schlitzen sind dargestellt. Von diesen hängen (nicht gezeigte) Zungen herab.

Der in Fig. 16 gezeigte Füllkörper enthält ein zusätzliches Merk mal, nämlich einen Ausschnitt 56. Er entsteht durch die aus einem mittleren Abschnitt des gebogenen Streifens hochgebogenen Kanten 57. Es wurde gefunden, daß dieser Ausschnitt eine beträchtliche Auswirkung auf das Verhalten des Füllkörpers sowohl im Hinblick auf eine Erhöhung der Kapazität des Packungsbettes zum Handhaben größerer Mengen von Gasen und Flüssigkeiten als auch im Hinblick auf eine Verbesserung der zusätzlichen Regellosigkeit im Packungs bett und im Hinblick auf eine verbesserte Massenübertragung auf weist. Dieser zentrische Ausschnitt 56 würde normalerweise nur um das zentrische gebogene Gebiet des Füllkörpers verlaufen und von dort herab bis zu derjenigen Linie, die die Wendepunkte bestimmt.

Ein Füllkörper mit der in Fig. 16 gezeigten Form kann selbstver ständlich auch Löcher oder Perforationen mit kleinem Durchmesser aufweisen, die sowohl in dem gebogenen Streifen als auch in den Zungen angeordnet werden können. Der Füllkörper läßt sich leicht aus Metallen wie auch aus Kunststoff herstellen, wobei im letzte ren Fall die normalen Techniken des Spritzgusses verwendet wer den.

Sofern die Zungen aus den Schlitzen herausgedrückt sind, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, bestehen sie aus dem gleichen Material wie der Füllkörper, insbesondere wenn dieser aus Kunststoff ge formt ist. In anderen Fällen können sie auch aus einem anderen Material bestehen. Ebenso können sie länger oder kürzer als die Schlitze sein, aus denen sie heraustreten.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß mit der Erfindung ein wirkungsvoller Füllkörper für ein Packungsbett für Türme geschaf fen wurde, in denen eine Berührung zwischen Dämpfen oder Gasen einerseits und Flüssigkeit andererseits stattfindet, und der den Wirkungsgrad der Massenübertragung und die physikalische Stabili tät des Bettes erhöht.

Claims

1. Füllkörper für Reaktionen und Austauschvorgänge zwischen Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen in einem Turm, in den sie nach Zufallsregeln eingeschüttet sind und sich ge genseitig verhakend eine regellose Schüttung bilden, aus einem Streifen mit einem mittleren konkav gekrümmten Ab schnitt, mit in ihm vorgesehenen Schlitzen und von deren Enden ausgehenden, nach innen verlaufenden Zungen, da durch gekennzeichnet, daß der Streifen mindestens einen konvex gekrümmten Endabschnitt aufweist, wobei das Ver hältnis der Länge des Füllkörpers zu seiner Breite (L/W) zwischen 0,5 und 4,0 liegt und das Verhältnis der Länge des Füllkörpers zu dem Durchmesser des mittleren Abschnit tes (L/D) zwischen 3 und 1,2 liegt, wobei bei einem Halb kreisform aufweisenden mittleren Abschnitt (D) der Durch messer des Halbkreises und bei einem von Halbkreisform ab weichenden mittleren Abschnitt (D) die geradlinige Weite zwischen den Wendepunkten (X₁ und X₂) ist.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen im mittleren Abschnitt sämtlich zentrisch nach innen verlaufen und gleich lang sind.

3. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt und die Endabschnitte kreisförmig verlaufen und sämtlich den gleichen Krümmungsradius auf weisen.

4. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mittlere Abschnitt im wesentlichen über einen Bo gen von 180° erstreckt.

5. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eine Zunge über eine die Enden der Endab schnitte verbindende Linie hinaus erstreckt.

6. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte verschieden lang sind.

7. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt und die Endabschnitte voneinander abweichende Krümmungsradien aufweisen.

8. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt perforiert ist.

9. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zunge gekrümmt ist.

10. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zunge (37) Löcher (38, 39) aufweist.

11. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt und die Endabschnitte Verstärkungs rippen aufweisen.

12. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen des mittleren Abschnittes gekrümmt sind und sich abwärts und einwärts in einer von der konkaven Ober fläche des mittleren Abschnittes weglaufenden Richtung verjüngen und sich in etwa bis zu einer die Enden der End abschnitte verbindenden Linie erstrecken.