DE3221129A1

DE3221129A1 - Fuellkoerper fuer gas-fluessigkeitskontakt

Info

Publication number: DE3221129A1
Application number: DE19823221129
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennu Verzicht
Original assignee: Rauschert & Co KG Paul GmbH
Current assignee: Rauschert & Co KG Paul GmbH
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1982-06-04
Publication date: 1983-12-08
Also published as: GB8314566D0; GB2121702A

Description

Λ fl ^ it-

-3-

Füllköiper für Gas-Flüssigkeitskontakt

Die Erfindung betrifft Füllkörper für Gas-Flüssigkeitskontakt in der Form beidseitig¹ offener rohrabschnittartiger Hohlkörper mit wenigstens einem von der einen zur anderen öffnung durchgehenden Kanal.

Derartige Füllkörper in der Form von Ringkörpern mit kreisrundem Querschnitt und einem Verhältnis von Durchmesser zur Höhe von etwa 1 sind bereits bekannt. Derartige Füllkörper dienen als regellose Schüttungen für die unterschiedlichsten Verfahren mit Gas-Flüssigkeitskontakt, wie Destillationen oder dergleichen. Für geordnete Packungen, bei denen die Füllkörper in Schichten regelmäßig übereinander angeordnet werden, sind diese ringförmigen Füllkörper schlecht geeig-.net, da sie eine ungünstige Raumerfüllung der Fül'lkörpersäule und einen relativ schlechten Stoffübergang ergeben.

Aus dem europäischen Patent 5535 sind weiterhin Füllkörper für geordnete Packungen mit einem dreieckigen Querschnitt und einer Einschnürung sowie einem am Ende verschlossenen Rohrstutzen mit seitlichen Aüstrittsöffnungen im unteren Teil bekannt. Diese Füllkörper, die in Schichten übereinander und nebeneinander jLn der Füllkörpersäule angeordnet werden, besitzen keine von der einen zur anderen öffnung durchgehenden Kanäle und erwiesen sich bezüglich des Stoffüberganges als unzureichend.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, Füllkörper für Gas-Flüssigkeitskontakt zu bekommen, die bei der Anordnung in geordneten Packungen in Schichten übereinander einen erhöhten Stoffübergang gegenüber bekannten, für diesen Zweck verwendeten Füllkörpern ergeben.

Erfindu!ngsgemäß wird diese Aufgabe mit Füllkörpern für Gas-Flüssigkeitskontakt in der Form beidseitig offener rohrabschnittartiger Hohlkörper mit wenigstens einem von einer zur

ι H ν

r, s. » * ■■■■ ·

-4-

anderen Öffnung durchgehenden Kanal gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Hohlkörperquerschnitt an den beiderseitigen Öffnungen mehreckig ist, der hydraulische Durchmesser jedes der durchgehenden Kanäle des Hohlkörpers 10 bis 40 mm, die Höhe des Hohlkörpers das ein- bis vierfache des hydraulischen Durchmessers jedes seiner durchgehenden Kanäle und die maximale Höhe des Hohlkörpers 80 mm beträgt.

Der hydraulische Durchmesser eines durchgehenden Kanales in dem Hohlkörper ist der Durchmesser derjenigen Kreisfläche, die flächengleich mit der freien Querschnittsfläche des betreffenden Kanales ist. Wenn der durchgehende Kanal in dem Hohlkörper nicht über seine ganze Länge gleichen Querschnitt besitzt, errechnet sich der hydraulische Durchmesser für einen solchen Kanal aus dem Mittelwert der Gesamtheit der Querschnittsflächen dieses Kanals. Dies gilt beispielsweise für die später noch beschriebenen Kanäle mit einer Einschnürung im Bereich zwischen den beiderseitigen Öffnungen.
20

Die erfindungsgemäßen Füllkörper können durchgehende Kanäle unterschiedlich geformter und unterschiedlich großer Querschnitte haben. Das Verhältnis der Höhe des Hohlkörpers zu dem hydraulischen Durchmesser des jeweiligen durchgehenden Kanals ist dann gegebenenfalls für die einzelnen Kanäle unterschiedlich, doch fällt dieses Verhältnis in jedem Fall in den angegebenen Bereich von 1 bis 4:1, wobei selbstverständlich die Höhe des Hohlkörpers der Länge der in diesem Hohlkörper enthaltenen durchgehenden Kanäle entspricht.

Die erfindungsgemäßen Füllkörper können aus unterschiedlichen Materialien, wie aus Keramikmaterialien, Kunststoff oder Metall bestehen.

Die erfindungsgemäßen Füllkörper können einen dreieckigen oder mehr als dreieckigen Querschnitt besitzen, wobei solche Qnerschnittebevorzugt sind, die eine möglichst dichte Packung in der Füllkörpersäule ergeben. Dreieckige, quadra-

-5-

. 1 tische und sechseckige Füllkörperquerschnitte oder Querschnitte, die. sich hiervon herleiten, sind bevorzugt.

Füllkörper, die wenigstens zwei durchgehende Kanäle in ihrem Inneren aufweisen, sind erfindungsgemäß bevorzugt. Im allgemeinen sind diese mehreren Kanäle im Inneren eines Hohlkörpers durch Zwischenwände voneinander getrennt, die im Inneren des Hohlkörpers entlang der Achse desselben verlaufen. Anstelle solcher Zwischenwände kann der Hohlkörper aber auch nur eine Einschnürung besitzen, so daß die Kanäle in dem Hohlkörper seitlich miteinander in Verbindung stehen, die Fließeigenschaften in dem Kanal aber derart sind, als enthalte der Hohlkörper voneinander getrennte Kanäle.

Eine besonders günstige Form eines solchen Füllkörpers besitzt drei mit einer Spitze aufeinanderstoßende durchgehende Kanäle mit sechseckigem, vorzugsweise gestrecktem Querschnitt. Solchermaßen ausgebildete Füllkörper lassen sich besonders günstig in der Füllkörpersaule packen.

Wie erwähnt, können die Hohlkörper auch etwa im mittigen Bereich zwischen den beiderseitigen öffnungen eine Einschnürung besitzen, die den Querschnitt der durchgehenden Kanäle im Mittelbereich des Hohlkörpers gegenüber den beiderseitigen öffnungen vermindert.

Füllkörper mit undurchbrochener Außenwandung dienen vor allem für Vakuumdestillationen. Für Normaldruckdestillationen und Absorptionen dagegen ist es gewöhnlich von Vorteil, Füllkörper zu haben, deren Außenwand und gegebenenfalls inneren Zwischenwände Durchbrechungen oder Löcher aufweisen. Solche Durchbrechungen ergeben einen erhöhten Queraustausch, was in vielen Fällen die Erhöhung des StoffÜberganges weiter verbessert, wie insbesondere bei Normaldruckdestillationen und Absorptionen.

Zweckmäßig liegt der hydraulische Durchmesser jedes der

durchgehenden Kanäle der Hohlkörper bei. 10 bis 25, besonders bei 10 bis 15 mm. Die maximale Höhe des einzelnen Hohlkörpers liegt zweckmäßig bei 60, vorzugsweise bei 50mm* Die Mindesthöhe ergibt sich aus dem Verhältnis der Höhe zum hydraulischen Durchmesser, wobei dieses Verhältnis zweckmäßig bei 1,5 bis 3, besonders bei 1,8 bis 2,5 liegt.

Die erfindungsgemäßen Füllkörper können als einzelne Füllkörper oder bereits in !geschichteten Blöcken miteinander verbunden in den Handel gebracht werden. Die obigen Maßangaben gelten für beide Fälle, wobei sie sich im Falle mehrerer zu Blöcken miteinander verbundener Füllkörper jeweils auf den Einzelfüllkörper beziehen.

Wenn die erfindungsgemäßen Füllkörper in Füllkörperkolonnen eingesetzt werden oder bereits zu Blöcken miteinander vereinigt in den Handel kommen, werden sie in mehreren Lagen derart nebeneinander und übereinander angeordnet, daß sie von einer Lage zur nächsten gegeneinander versetzt sind und keine durchgehenden Kanäle gleichen Querschnitts bilden. Wenn sie als Blöcke in den Handel kommen, werden sie in dieser Anordnung aneinander fixiert. Im Falle von Keramikhohlkörpern können sie hierzu an den Berührungsstellen miteinander versintert werden. Metallhohlkörper können an den Berührungspunkten miteinander verlötet oder verschweißt werden oder zu mehreren in Einheiten aus Metallblechen geformt werden. Kunststoffhohlkörper können an den Berührungspunkten miteinander verschweißt oder verklebt werden oder zu mehreren in Einheiten gemeinsam gespritzt werden.

Die erfindungsgemäßen Füllkörper ergeben einen erhöhten StoffÜbergang. Wanddurchbrechungen ergeben zusätzlich erhöhte Gasdurchlässigkeit, und die zuletzt erwähnte versetzte Anordnung der einzelnen Füllkörper in mehreren Schichten übereinander ergibt einen erhöhten Queraustausch

innerhalb des Gas- und Flüssigkeitskörpers, was wiederum den StoffÜbergang erhöht.

In der Zeichnung,zeigt

^ Jt P- I»

-7-

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Füllkörpers, der insbesondere für Normaldruckdestillationen und Absorptionen brauchbar ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Füllkörpers, der insbesondere für Vakuumdestillationen brauchbar ist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der versetzten Anordnung des in Fig. 1 dargestellten Füllkörpers und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der versetzten Anordnung des in Fig. 2 dargestellten Füllkörpers.

Der in Fig. 1 dargestellte Füllkörper besitzt nur einen
einzigen durchgehenden Kanal 1, der zwar in der Mitte zwischen den beiderseitigen öffnungen eine Einschnürung.2 besitzt. Die Außenwand des Füllkörpers besitzt drei Durchbrechungen 3, die die Gasdurchlässigkeit des Füllkörpers erhöhen.

Die Seitenlänge des Füllkörpers an der dreieckigen öffnung liegt in dem dargestellten Beispiel bei 5 cm, die Höhe des Füllkörpers beträgt ebenfalls 5 cm.

. _

In Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie dieser Füllkörper versetzt übereinander angeordnet wird, so daß der dreieckige durchgehende Kanal von Lage zu Lage im Querschnitt unterbrochen wird, was zu erhöhtem Queraustausch führt. Die Füllkörper einer Lage sind gestrichelt, die der darüberliegenden Lage ausgezogen dargestellt.

Der in Fig. 2 dargestellte Füllkörper besitzt drei durchgehende Kanäle mit langgestrecktem sechseckigem Querschnitt, wobei die drei Kanäle mit einer Spitze in der Mitte des

Fülikörpers aufeinandertreffen. Die drei Kanäle 4 sind durch drei in der Mitte des Füllkörpers aufeinandertreffende Querwände 5 voneinander getrennt. Diese Querwände können auch

—δι weggelassen werden, ohne daß sich das Strömungsverhalten in dem Füllkörper wesentlich verändert, so. daß auch bei Weglassung der Innenwände 5 in dem abgebildeten mehrarmigen Füllkörper jeder Seitenarm als einzelner durchgehender Kanal betrachtet werden kann.

Beispielhalber ist in diesem Fall die größte Länge jeder Querschnittsfläche jedes der Einzelkanäle 2,5 cm und die Breite der Querschnittsfläche 1 cm, während die Höhe des Füllkörpers 4 cm beträgt.

In Fig. 4 ist eine versetzte Einbaüweise dieses in Fig. abgebildeten Füllkörpers schematisch dargestellt. Wiederum ist die untere Lage gestrichelt, die darüberliegende Lage ausgezogen dargestellt. Wenn die Füllkörper bereits als Blöcke zum Einsetzen in die Füllkörperkolonne in den Handel kommen, sind die einzelnen Füllkörper an den Berührungsstellen miteinander verbunden.

~3-

Leerseite

Claims

Patentansprüche

(j } Füllkörper für Gas-Flüssigkeitskontakt in der Form beidseitig offener rohrabschnittartiger Hohlkörper mit wenigstens einem von der einen zur anderen Öffnung durchgehenden Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörperquerschnitt an den.beiderseitigen Öffnungen mehreckig

je ist, der hydraulische Durchmesser jedes der durchgehenden Kanäle (1, 4) des Hohlkörpers 10 bis 40 mm, die Höhe, des Hohlkörpers das ein- bis vierfache des hydraulischen Durchmessers jedes seiner durchgehenden Kanäle und die maximale Höhe des Hohlkörpers 80 mm beträgt.
2. Füllkörper*nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■ sie wenigstens zwei durchgehende Kanäle (4) aufweisen,

die durch Zwischenwände (5) im Inneren des Hohlkörpers voneinander getrennt sind,
3. Füllkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus jeweils drei mit einer Spitze aufeinanderstoßenden durchgehenden Kanälen (4) mit sechseckigem Querschnitt bestehen.
4. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Hohlkörperaußenwand Durchbrechungen (3) aufweist.
5. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Querschnitt an den beiderseitigen öffnungen die Form eines gleichseitigen Dreiecks, eines Quadrats oder gleichseitigen Sechsecks hat.
6. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Hohlkörper im Bereich zwischen den beiderseitigen

öffnungen eine Einschnürung (2) besitzt. 20
7. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ihr hydraulischer Durchmesser jedes der durchgehenden Kanäle 10 bis 25, vorzugsweise 10 bis 15 mm beträgt.
8. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ihre maximale Höhe 60, vorzugsweise 50 mm beträgt.
9. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Verhältnis von Höhe zu hydraulischem Durchmesser 1,5 bis 3:1, vorzugsweise 1,8 bis 2,5 : 1 beträgt, .
10. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in mehreren Lagen derart.nebeneinander und übereinander angeordnet sind, daß sie von einer Lage zur nächsten gegeneinander versetzt sind und keine durchgehenden Kanäle gleichen Querschnitts bilden, und daß sie in dieser Anordnung aneinander fixiert sind.