DE3705476A1 - Nichtmetallische kolonnenpackung zur kontaktierung fluider phasen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Nichtmetallische kolonnenpackung zur kontaktierung fluider phasen und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine nichtmetallische Kolonnenpackung
und ihre Herstellung. Derartige Kolonnenpackungen werden zur
intensiven Gestaltung von Stoff- und/oder
Wärmeübertragungsprozessen, wobei erstere von einer chemischen
Reaktion begleitet sein können, eingesetzt. Die effektive
Gestaltung derartiger Prozesse ist in zahlreichen Zweigen der
Volkswirtschaft (chemische Industrie, Energiewirtschaft,
Leicht- und Lebensmittelindustrie) von Bedeutung.
Bei Stoff- und Wärmeübertragungsprozessen kommt es aus
Gründen der Wirtschaftlichkeit auf einen möglichst intensiven
Kontakt zwischen den beteiligten Phasen an. Zu diesem Zwecke
sind eine Vielzahl von Einbauten entwickelt worden, von denen
die Packungen als die modernsten anzusehen sind.
Bekannt ist beispielsweise eine keramische Packung aus
rohrförmigen, mit Außenrippen versehenen Einzelkörpern
(DD-PS 2 11 284).
Um aus diesen Einzelelementen mit vertretbarem Aufwand eine
Packung in technischen Dimensionen herstellen zu können,
müssen die Einzelkörper größere Abmessungen in Durchmesser
und Länge aufweisen (Durchmesser ca. 35 mm, Länge 100 mm).
Das führt insgesamt zu einer grobstrukturierten Packung, die
wegen der geringen spezifischen Oberfläche und der
unzureichenden Turbulenzerzeugung in der Gasphase nur eine
mäßige Stoffübertragungsintensität bewirkt.
Eine weitere keramische Rieselkolonne (DD-PS 1 98 786) läßt
aufgrund ihrer geradlinigen Strömungskanäle ebenfalls für die
in der Technik am häufigsten anzutreffenden
Übertragungsprozesse mit gas- und dampfseitigem
Hauptwiderstand nur eine unzureichende Wirksamkeit erwarten,
da auch hier für die Gas- bzw. Dampfphase keinerlei Störungen
oder Umlenkungen der Strömung vorgesehen sind.
Zwar werden bei der Erfindung nach der DE-OS 29 19 463 die
zur Turbulenzerzeugung in der Gas- bzw. Dampfphase
erforderlichen Störungen in Form starker
Querschnittseinschnürungen erzielt, doch haben die den
Packungskörper bildenden prismatischen Einzelelemente noch
geringere Abmessungen als die bereits erwähnten rohrförmigen
Einzelkörper, so daß der Aufwand zur Herstellung der Packung
sehr hoch erscheint.
Die für die Durchführung derartiger Stoff- und/oder
Wärmeübertragungsprozesse sehr wichtige Größe der
spezifischen Oberfläche ist mit a = 102 m2/m3 bei der
kleinsten verfügbaren Abmessung sehr niedrig.
Wünschenswert ist deshalb eine korrosionsbeständige Packung
aus nichtmetallischen Werkstoffen, die aufgrund ihrer
Feinstrukturierung eine gute Trennleistung bei mäßigem
Druckverlust gewährleistet und deren großvolumiger homogener
Packungskörper zu einer wesentlichen Senkung des Aufwandes für
die Bestückung von Kolonnen mit industriellen Abmessungen führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch das
ökonomische Fertigungsverfahren der Strangformgebung aus
keramischen Massen herstellbare großvolumige Packungskörper zu
entwickeln und diese für Kolonnen mit industriellen
Abmessungen zu einem Packungsverband mit günstigen
verfahrenstechnischen Parametern anzuordnen.
Erfindungsgemäß sind die homogenen festen Packungskörper, die
die Grundeinheit der Packung bilden, aus mehreren
stranggeformten gitterförmigen Grundelementen mit einer
Rosthöhe von 10 bis 250 mm zusammengesetzt. Diese keramischen
Grundelemente sind horizontal zueinander passend zu einer
Schicht mit einer Fläche bis zu 0,2 m2 und vertikal in
4 bis 8 derartigen Schichten angeordnet. Dabei können
keramische Grundelemente unterschiedlicher Höhe enthalten
sein. Die Grundeinheit der Packung wird vorzugsweise zunächst
aus ungebrannten keramischen Grundelementen zusammengefügt.
Danach wird die Grundeinheit der Packung gegebenenfalls der
Kolonnenform angepaßt und anschließend dem Brennprozeß
unterworfen. Der auf diese Weise erhaltene homogene feste
Packungskörper mit einem Volumen von ca. 0,05 m3 und einer
Masse von ca. 30 kg dient sowohl in vertikaler als auch in
horizontaler Richtung zum Packungsaufbau. Die Abmessungen des
festen Packungskörpers sind so gewählt, daß sich für
Montagezwecke noch handhabbare Größen und Massen ergeben.
Erfindungsgemäß besitzen die keramischen Grundelemente
Gitteröffnungen mit einem viereckigen, vorzugsweise
quadratischen oder rechteckigen, oder sechseckigen, vorzugsweise
gleichseitig sechseckigen, Querschnitt. Dabei schließt die
Achse der Gitteröffnung und die Grundfläche des Grundelements
einen Winkel von kleiner als 90°, insbesondere einen Winkel von
45 bis 75°, ein.
Die äußeren Konturen der Grundelemente sind mit Rippen und
Nuten versehen, die so angeordnet sind, daß beim horizontalen
Aneinanderfügen der Grundelemente die freien Durchströmöffnungen
zwischen den Grundelementen etwa denen einer Gitteröffnung
entsprechen und gleichzeitig einen stabilen Aufbau der
Grundeinheit der Packung gewährleisten. Der vertikale Aufbau
der Grundeinheit der Packung ist vorteilhafterweise so
gestaltet, daß zwei aufeinanderfolgende Grundelemente
alternierend angeordnet sind und eine Versetzung von 1 bis 2
Wandstärken aufweisen.
Durch die Vorfertigung von homogenen festen Packungskörpern
bleibt der Aufwand beim eigentlichen Packungsbau gering.
Die erfindungsgemäße Packung gewährleistet einen intensiven
Stoff- und/oder Wärmeaustausch zwischen flüssiger und
gasförmiger Phase. Dies wird durch die aufgezwungene
zick-zack-förmige Bewegung der Gasphase, die Verteilung der
Gasphase von der Gitteröffnung einer Schicht auf mehrere
Gitteröffnungen der darüberliegenden Schicht, durch geschaffene
Störstellen und Abtropfkanten für die flüssige Phase und
eine gute Flüssigkeitsselbstverteilung erreicht.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigen die
Fig. 1 bis 3 im einzelnen:
Fig. 1 Anordnung zweier Grundelemente in horizontaler
Richtung
Fig. 2 Schnittdarstellung des vertikalen Packungsaufbaus
Fig. 3 Anpassung der Packung an den Kolonnendurchmesser.
Die dargestellten Grundelemente 1 besitzen am äußeren Umfang
Rippen 2 und Nuten 3, die der Herstellung eines stabilen
Packungsverbandes in horizontaler Richtung dienen.
Zusätzlich wird durch diese Rippen und Nuten erreicht, daß auch
die äußere Fläche als Austauschfläche zur Verfügung steht und
insgesamt die spezifische Oberfläche vergrößert wird. Die
Achsen der Gitteröffnungen 4, in den Fig. 1 und 2 mit
quadratischem Querschnitt, bilden mit der Grundfläche einen
Winkel < 90°. Dadurch, daß aufeinanderfolgende Schichten
gegenüber der vorhergehenden Schicht eine Verdrehung um
180° aufweisen, entsteht, wie aus Fig. 2 hervorgeht, eine
Zickzack-Strömung für die Gas- bzw. Dampfphase, die sich
für die durchzuführenden Stoff- und/oder
Wärmeübertragungsprozesse vorteilhaft auswirkt. Die
Versetzung aufeinanderfolgender Schichten 5 um ein bis zwei
Wandstärken unterstützt ebenfalls die Turbulenzausbildung
in der Gas- bzw. Dampfphase und erzwingt eine ständige
Neudispergierung der flüssigen Phase nach jeder Schicht.
Diese Versetzung führt außerdem zu einer gewissen
Selbstverteilung der Flüssigkeit über den Querschnitt.
Durch geeignete Bindemittel wird aus den keramischen
Grundelementen im Rohzustand in der beschriebenen Art und
Weise der horizontalen und vertikalen Anordnung die
Grundeinheit der Packung aufgebaut und durch Brennen
vorgefestigt. Die maximale Größe der Grundeinheit der Packung
wird im allgemeinen durch die Kolonnenabmessungen in
Verbindung mit der angewendeten Montagetechnologie begrenzt.
Die Anpassung an den Kolonnendurchmesser erfolgt durch
Verwendung der homogenen Packungskörper 6 und spezieller
Randelemente 7, die bereits im Rohzustand einen
entsprechenden Formschnitt erhalten und ansonsten den
gleichen Aufbau aufweisen.
Claims (9)
1. Nichtmetallische Packung zur Kontaktierung fluider Phasen,
bestehend aus vertikal angeordneten Gitterrosten, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere stranggeformte, 10 bis 250 mm
hohe keramische Grundelemente (1), die die Form eines
Gitterrostes aufweisen, wobei die Achse der Gitteröffnung
(4) und die Grundfläche einen Winkel von kleiner als 90°
(vorzugsweise 45 bis 75°) einschließen, horizontal
zueinander passend und vertikal in alternierenden
Schichten zu einem homogenen festen Packungskörper (6)
zusammengefügt sind und diese homogenen festen
Packungskörper die Grundeinheit der Packung, die sich
sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung
wiederholt, bilden.
2. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß vorzugsweise 4 bis 8 Schichten den
homogenen festen Packungskörper (6) bilden.
3. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderfolgende Schichten
eine Versetzung (5) von 1 bis 2 Wandstärken aufweisen.
4. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem homogenen festen Packungskörper
(6) Grundelemente (1) unterschiedlicher Höhe enthalten
sind.
5. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gitteröffnungen (4) sechseckig
ausgeführt sind.
6. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gitteröffnungen (4) viereckig,
insbesondere rechteckig und quadratisch ausgeführt sind.
7. Nichtmetallische Packung nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundelemente an den
Randzonen mit Rippen (2) und Nuten (3) versehen sind.
8. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die homogenen Packungskörper (6)
in der Kolonnenrandzone der Kolonnenform angepaßt sind.
9. Verfahren zur Herstellung einer nichtmetallischen Packung
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst
stranggeformte ungebrannte keramische Grundelemente
zu einem homogenen Packungskörper zusammengefügt, dieser
gegebenenfalls der Kolonnenform angepaßt und anschließend
einem Brennprozeß unterworfen wird.
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DD (1) | DD259737A3 (de) |
DE (1) | DE3705476A1 (de) |
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WO2010099970A1 (de) | 2009-03-05 | 2010-09-10 | Uhde Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur niederhaltung von angeströmten kataysatorpartikeln |
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1986
- 1986-03-25 DD DD28826186A patent/DD259737A3/de not_active IP Right Cessation
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1987
- 1987-02-20 DE DE19873705476 patent/DE3705476A1/de not_active Withdrawn
- 1987-03-24 CH CH112487A patent/CH673963A5/de not_active IP Right Cessation
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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CH673963A5 (de) | 1990-04-30 |
DD259737A3 (de) | 1988-09-07 |
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