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Hochwirksame Turm-Füllung
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mit einer hohen Kapazität Die Erfindung betrifft eine hochwirksame
Turm-Füllung (Turm-Füllkörper) mit einer hohen Kapazität aus Kunststoff zur Durchführung
chemischer und physikalischer Prozesse zwischen Flüssigkeiten und Gasen.
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Füllkörper-Türme sind seit vielen Jahren bekannt und es wurden bereits
Verfahren vorgeschlagen, den Turm mit einzelnen Füllungs-Elementen (Füllkörpern)
in beliebiger Weise zu füllen, und es ist auch bereits bekannt, die Füllung in regulären
Schichten vorzunehmen. Beispiele für die Turm-Füllung und entsprechende Anordnungen
sind in den US-PS 556 040, 1 173 187, 1 293 270, 1 887 704, 1 947 777, 2 571 958,
2 212 932, 3 914 351 und 4 472 358 angegeben.
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Eine andere Form einer zylindrischen Turm-Füllung aus Kunststoff ist
in der GB-PS 917 906 beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Turm-Füllung
(Turm-Füllkörper) mit einer zylindrischen Wand aus Kunststoff, die erste und zweite
Sätze von vier
im Abstand voneinander angeordneten Flügeln trägt. Die ersten und
zweiten Sätze von vier Flügeln sind um den Umfang herum im Abstand voneinander so
angeordnet, daß die radiale Mittellinie jedes Flügels mit der Mittellinie benachbarter
Flügel einen Winkel von 90 Grad bildet und jeder Flügel unter einem Winkel zur Achse
der zylindrischen Wand angeordnet ist. Die Mittellinien der Flügel benachbarter
Sätze von Flügeln sind auch um den Umfang herum um 45 Grad gegeneinander versetzt.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Rieselturm,
der eine erfindungsgemäß aufgebaute Kunststoff-Füllung (Kunststoff-Füllkörper) enthält;
Fig. 2 eine ebene Draufsicht auf eine Form einer erfindungsgemäßen Kunststoff-Turmfüllung;
Fig. 3 eine Seitenaufrißansicht eines Zylinders der in Fig. 1 gezeigten Füllung;
Fig. 4 zwei Schichten der in Fig. 3 dargestellten Kunststoff-Füllung; Fig. 5 in
ähnlicher Ansicht wie Fig. 3 eine modifizierte Form der erfindungsgemäßen Füllung;
Fig. 6 eine modifizierte Form der Füllung, bei der die Flügel bis zum Zentrum des
Zylinders verlängert und an einem Punkt miteinander verbunden sind; Fig. 7 eine
andere modifizierte Form der Füllung, bei der die Flügel sich nahezu bis zum Zentrum
des Trägerzylinders erstrecken und mit einem 0,635 cm (1/4 Inch)-Stab verbunden
sind, der sich über einen Teil
der vertikalen Länge des Flügels
erstreckt; Fig. 8 eine weitere Modifikation, bei der die Flügel nicht miteinander
verbunden sind und die Flügel etwas kürzer sind als der Radius des Füllungszylinders;
Fig. 9 eine andere Modifikation ähnlich der in Fig. 6 gezeigten Form, bei der die
Flügel und die Zylinder gerillt oder strukturiert sind, um die Benetzung zu verbessern;
Fig.10 eine weitere Modifikation, bei der die Flügel im Zentrum des Träger-Zylinders
mit einem kleinen Zylinder verbunden sind; Fig.11 eine weitere Modifikation, bei
der jeder Zylinder von dem anderen unabhängig ist und die in willkürlicher Anordnung
in einen Turm eingefüllt sind; Fig.12 eine ebene Draufsicht auf eine andere Form
gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig.13 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 12 einer
weiteren Anordnung der mit Flügeln versehenen Zylinder der Erfindung.
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Die Fig. 1 bis 4 (10) der beiliegenden Zeichnungen bezeichnen allgemein
einen konventionell gefüllten Turm mit einem Lufteinlaß (12), einem Flüssigkeitsauslaß
(14) und einem Flüssigkeitseinlaß (16). Der Flüssigkeitseinlaß steht mit einem konventionellen
Netzwerk von Rohrleitungen mit Sprühauslässen, die nicht dargestellt sind, in Verbindung.
Der Turm weist im Innern eine Reihe von Trägern auf, die eine Vielzahl von Kontakteinheiten
(18) tragen.
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Jede der Kontakteinheiten (18) besteht, wie in Figur 4 erläutert,
aus einem quadratischen Rahmen (20), der eine Vielzahl von Zylindern (22) trägt,
deren Anzahl in der er-
läuterten Form der Erfindung 9 beträgt.
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Jeder Zylinder weist im Innern eingegossen auf ein Paar von hohlen
Quadraten bzw. Feldern (24) in der oberen Schicht und (26) in der Schicht darunter,
wobei die hohlen Quadrate bzw. Felder (26) auf dem unteren Niveau in radialer Richtung
unter 45 Grad ausgerichtet sind gegenüber den Quadraten bzw. Feldern (24) in der
oberen Schicht, wobei die Wände der Zylinder (22) und die Seiten der Quadrate bzw.
Felder (24 und 26) integrale Gänge bzw. Adern (30) in der oberen Schicht und (32)
in der Bodenschicht aufweisen.
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Die Gänge bzw. Adern sind unter einem Winkel von 30 Grad gegenüber
der vertikalen Achse der Quadrate bzw. Felder so angeordnet, daß die Gänge bzw.
Adern dem sich durch die Einheiten hindurch nach oben bewegenden Gasstrom eine Wirbelbewegung
verleihen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 4 erläutert
ist, liegen eine Deckschicht A und eine Bodenschicht B vor, wobei jede der beiden
Schichten A und B zwei Sätze von Gängen bzw. Adern aufweisen, die in radialer Richtung
unter einem Winkel von 45 Grad ausgerichtet sind.
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Vorzugsweise werden die Einheiten 18 gegossen oder geformt aus Kunststoff
und bei einem Beispiel der Erfindung beträgt die Seitenlänge der die neun Zylinder
enthaltenden Quadrate bzw. Flächen 0,30 m (1 foot) und der Durchmesser der Zylinder
beträgt 10,16 cm (4 Inches) und eine Einheit ist 7,62 cm (3 Inches) hoch.
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In der Fig. 5, die eine Schnittansicht durch eine modifizierte Ausführungsform
der Erfindung erläutert, handelt es sich bei der mit der Ziffer (40) bezeichneten
Kontaktvorrichtung um eine solche vom Hohlquadrat- bzw. Ho1ilfeld-Typ und sie umfaßt
vier Flügel (42), wobei der vordere und
hintere Rand jedes Flügels
wie bei (44) angegeben ist gezackt bzw. gezahnt ist, um die Flüssigkeitsströmungseigenschaften
der Kontakteinheit zu verbessern. In der Fig. 5 ist nur eine einzige Einheit dargestellt
anstelle einer Doppeleinheit, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist.
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Der Zylinder, innerhalb dessen die Flügel und das hohle Quadrat bzw.
die hohle Fläche angeordnet sind, ist mit der Ziffer (46) bezeichnet. Die in der
Fig. 5 erläuterte Einrichtung kann eine Einheits-Kontaktapparatur umfaßen oder sie
kann, wie in Fig. 2 erläutert, geformt sein als neun miteinander verbundene Zylinder.
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Die Fig. 6 zeigt eine weitere modifizierte Form der Kontaktvorrichtung,
die mit der Ziffer (48) bezeichnet ist, in der die vier Gänge bzw. Adern (50) einer
Schicht sich bis zum Zentrum des Zylinders (52) erstrecken und die vier Flügel an
einem Punkt miteinander verbunden sind.
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In der Fig. 7 umfaßt die Einheit (54) wiederum vier Flügel (56), den
Zylinder (58) und einen0,635 cm (1/4 Inch)-Stab der sich über einen Teil der Höhe
der Flügel (56) erstreckt, an dem die Flügel an zwei Punkten befestigt sind.
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Die Fig. 8 erläutert eine andere Ausführungsform, bei der die Einheit
(62) so aufgebaut ist, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und umfaßt einen Rahmen
(64) und neun Zylinder (66), die jeweils vier Flügel (68) in der unteren Schicht
enthalten, wobei sich die Flügel bis zum Zentrum der Zylinder erstrecken, sich jedoch
nicht an irgendeinem Punkt berühren. Der in Fig. 8 dargestellte Abschnitt zeigt
das untere Niveau einer vollständigen Einheit, so daß die Flügel unter einem Winkel
von 45 Grad in bezug auf den oberen, nicht dargestellten Satz angeordnet sind. Wie
auch in der Fig. 2 erläutert, sind an die Einheit auf einer Seite (weibliche) Nuten
(70) und an der anderen Seite (männsichX Vorsprünge (72) angegossen zur Schaffung
von Einrichtungen, um ein Paar der Einheiten (62) in einem
Turm
miteinander verbinden zu können.
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Die Fig. 9 erläutert eine weitere modifizierte Ausführungsform der
Erfindung, die allgemein mit der Ziffer (80) bezeichnet wird. Jede Einheit ist so
aufgebaut wie in Fig. 3 dargestellt und umfaßt einen Zylinder (82), einen quadratischen
hohlen Trichter (84) und Flügel (86 und 86'). Die Oberflächen der Flügel (86) sind
strukturiert, während die Oberflächen der Flügel (86') gerillt sind, um die Benetzung
zu verbessern. Wie daraus hervorgeht, können alle Flügel strukturierte Oberflächen
aufweisen oder alle Flügel können gerillte Oberflächen haben.
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Die in Fig. 10 dargestellte Modifikation ist allgemein mit der Ziffer
(90) bezeichnet und umfaßt den Zylinder (92), mehrere Flügel (94), wobei der innere
Rand der Flügel mit einem kleinen Zylinder (96) anstatt mit dem Quadrat (Feld),
wie in den Fig. 2, 3, 4 und 5 dargestellt, verbunden ist.
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Die Fig. 11 zeigt einen Teil eines Turms(100), in den eine Vielzahl
der Einheiten, wie sie beispielsweise in den Fig.
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3, 4, 6, 7, 9 oder 10 erläutert sind, allgemein mit der Ziffer (102)
bezeichnet, in willkürlicher Weise eingefüllt (eingeschüttet) sind zur Erzielung
einer Kontakteinrichtung zur Durchführung physikalischer oder chemischer Reaktionen
zwischen Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen.
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In der Fig. 12 bezeichnet die Ziffer(11Oallgemein eine weitere Ausführungsform
der Turm-Füllung aus einer Vielzahl von Reihen und Kolonnen von Zylindern (112),
von denen jeder einen Satz von vier Flügeln (114) aufweist, die innerhalb der Zylinder
(112) befestigt sind. In der Fig.
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12 sind die Reihen mit den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet.
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Die Zylinder (112) in den Reihen A und C sind mit ihren Flügeln (114)
so ausgerichtet, daß die Flügel um den Umfang herum um einen Winkel von 45 Grad
gegenüber den
Rändern (116) der Kontakteinheiten (110) versetzt
sind.
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Die Flügel in den Reihen B und D sind mit ihrer Achse auf die Seitenränder
(116) oder die oberen und unteren Ränder (118) der Kontakteinheit ausgerichtet (in
Flucht). Durch Anwendung dieser Form der Orientierung würde die nächstniedere Kontakteinheit
in dem Turm so ausgerichtet, daß die Ecke X unter der Ecke Y angeordnet ist, so
daß die Reihe D der Zylinder direkt unter der Reihe A der Kontakteinheit darüber
liegen würde. Die Anwendung dieser Form des Aufbaus erlaubt die Herstellung einer
Turm-Füllung unter Verwendung nur einer einzigen Form, während der Aufbau der Kontakteinheiten,
wie er beispielsweise in den Fig. 2 und 8 erläutert ist, zwei Formen erfordert,
eine Form zur Herstellung einer Schicht von Zylindern mit einer Orientierung und
einer andere Form zur Herstellung einer Schicht von Zylindern mit um 45 Grad gedrehten
Flügeln. Die gleichen Vorteile werden erzielt durch die Füllung(120), wie sie in
der Fig. 13 erläutert ist.
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In der Fig. 13 ist die Kontakteinrichtung(120)so aufgebaut, daß benachbarte
Zylinder in irgendeiner Reihe E, F oder G so ausgerichtet sind, daß die Flügel um
45 Grad gedreht sind und benachbarte Reihen in Längsrichtung um die Hälfte eines
Zylinderdurchmessers ersetzt sind. Auch bei dieser Form des Aufbaus würde dann,
wenn die Kontakteinheiten(120) in einem Turm angeordnet sind, die Ecke X der nächstniederen
Reihe vertikal unter der Ecke Y der darüberliegenden Einheit liegen, so daß der
Zylinder, allgemein mit der Ziffer (122) bezeichnet, unter dem Zylinder, allgemein
mit der Ziffer (124), bezeichnet liegt, wodurch wiederum eines der Hauptmerkmale
der vorliegenden Erfindung, die Verwendung nur einer einzigen Form, erfüllt würde.
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Für den Fachmann ist klar, daß durch den hier beschriebenen Füllungs-
bzw. Füllkörperaufbau die absolute Gasgeschwindigkeit erhöht wird, weil dadurch
hohe Rotationsgeschwindigkeits-Komponenten entstehen, die den Massentransportwir-
kungsgrad
gegenüber einer konventionellen gestapelten Füllung, die klare Sichtlinien durch
die Füllung hindurch aufweisen, verbessern.
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In der Praxis tritt alle 15,24 cm bis 30,48 cm (6-12 Inches) der Füllung
(Packung) der Zylinder eine Versetzung des Stapels um die Hälfte des Zylinderdurchmessers
auf.
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Eine solche Versetzung tritt nicht auf, wenn die Zylinder als willkürliche
Einschüttfüllung verwendet werden, wie in Fig. 11 dargestellt.
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Für Anwendungszwecke, bei denen das Gas oder die Flüssigkeit in dem
Turm Feststoffe enthält, wird eine Random-Füllung, wie sie in Fig. 11 dargestellt
ist, nicht angewendet. Wenn die Zylinder willkürlich eingefüllt (eingeschüttet)
werden, könnten ferner die einzelnen Zylinder mit Fenstern in den Zylinderwänden
versehen werden, um das Gelangen der Flüssigkeit zu den inneren Oberflächen zu unterstützen.
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Es ist für den Fachmann auf diesem Gebiet auch klar, daß die Anzahl
der Sätze von Flügeln in jedem Zylinder erhöht werden kann durch Vergrößerung der
Länge des Zylinders bei einer festen Flügellänge.