DEN0008195MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 14. Dezember 1953 Bekanntgemacht am 9. Mai 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Kontaktsäulen mit rostförmigen Zwischenböden, bei denen die Roststäbe mit solchen Zwischenräumen angeordnet sind, daß Öffnungen, z. B. Schlitze, für denDurchtritt strömungsfähiger Stoffe gebildet werden,, sind an sich bereits bekannt. Derartige Zwischenböden verwendet man insbesondere bei Fraktioniersäulen, in denen die Öffnungen durch abwärts strömende Flüssigkeit und aufsteigendes Gas (die Bezeichnung »Gas «umfaßt in der vorliegenden Beschreibung auch Dämpfe) im Gegenstrom durchströmt werden; sie lassen sich jedoch auch für andere Zwecke verwenden, beispielsweise zum Waschen von Luft, Rauch und anderen Gasen mit Hilfe von Flüssigkeiten oder bei Prozessen, bei denen das strömungsfähige Material aus feinen festen Teilchen, z. B. Sand oder einem in einem Gas suspendierten Katalysator besteht, oder bei Prozessen, bei denen Flüssigkeiten im Gegenstrom miteinander in Berührung gebracht werden sollen.

Bei Anlagen, die mit korrodierenden oder erodierenden strömungsfähigen Stoffen arbeiten, lassen sich die üblichen Anordnungen zum Anbringen der Zwischenböden innerhalb der Säule nicht mehr verwenden. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer verbesserten Konstruktion und Anordnung der Zwischenböden innerhalb der Säule, die für derartige Betriebsbedingungen besser geeignet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kontaktsäule, die mit einem keramischen Material ausgefüttert ist und eine Tragkonstruktion auf-

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weist, die den Einbau rostförmiger Zwischenboden in eine ausgefütterte. Säule ermöglicht.

Eine gemäß der Erfindung ausgeführte Säule umfaßt eine einen Kontaktbehälter abgrenzende aufrecht stehende Umfassungswand, eine am Umfang der Innenseite der Wand vorgesehene Unterstützungsfläche, eine Mehrzahl von einzelnen Roststäben, die sich quer durch den Behälter erstrecken und auf der Unterstützungsfläche ruhen,

ίο um einen Zwischenboden zu bilden, wobei jeweils zwischen Teilen benachbarter Stäbe Abstände vorgesehen sind, um dazwischenliegende Öffnungen für den Durchtritt der miteinander in Berührung zu bringenden Substanzen abzugrenzen, mindestens ein auf den Stäben nahe der Wand angeordnetes ; und sich in Umfangsrichtung erstreckendes Niederhalteteil sowie an der Wand angebrachte Mittel, die die Aufgabe haben, das Niederhalteteil in seiner Lage festzuhalten.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. ι ist ein.Teilstück eines senkrechten Schnittes durch eine gemäß der Erfindung ausgeführte Säule; Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil des Säuleninneren und läßt die Konstruktion erkennen;

Fig. 3 ist ein Grundriß eines der Roststäbe;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines der Roststäbe;

Fig. 5 zeigt in größerem Maßstab einen Querschnitt eines der Roststäbe längs der Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 und 7 zeigen in perspektivischer Darstellung Teilstücke von abgeänderten Ausführungsformen in zerlegtem Zustand.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die Kontaktsäule einen äußeren zylindrischen, aufrecht stehenden Mantel 10, der mit geeigneten Öffnungen versehen sein kann, um das Zuleiten bzw. Ableiten der durch die Säule hindurchzuführenden strömungsfähigen Stoffe zu ermöglichen. Da sich die Erfindung nicht mit den besonderen Anordnungen zum Regeln und Hindurchleiten der strömungsfähigen Stoffe befaßt, werden diese An-Ordnungen hier nicht weiter beschrieben. Gegebenenfalls kann die Säule mit einer an dem Mantel 10 anliegenden Bleiaus'kleidung 11 versehen sein. Die Säule ist mit keramischen Ziegeln 12 ausgefüttert, die in geeigneter Weise verkittet sind. Unmittelbar unterhalb jedes der Zwischenboden sind alle oder einige der Ziegel einer Lage so angeordnet, daß sie sich in der bei 13 angedeuteten Weise von der Wand aus radial nach innen erstrecken, um eine in Umfangsrichtung verlaufende ununterbrochene bzw. unterbrocheneUnterstützungsfläche zu bilden. Auf jeder der Unterstützungsflächen ist ein Ausgleichsring 14 mit einem nach oben ragenden Kranz bzw. einem Flansch I4_a (Fig. 2) am Außenrand vorgesehen, und dieser Ausgleichsring kann durch Verlegen in Mörtel waagerecht ausgerichtet werden.

Der eigentliche rostförmige Zwischenboden besteht aus einer Mehrzahl von selbständigen Roststäben 15, die parallel nebeneinander auf den ,Ausgleichsring aufgelegt sind. Je nach dem Verwendungszweck der Säule können diese Stäbe aus einem geeigneten korrosions- bzw. erosionsbeständigen Material hergestellt sein; sie können z.B. aus Metall oder einem keramischen Material gegossen sein. Jeder Roststab besitzt mindestens auf einer Seite oder gegebenenfalls, wie in den Figuren dargestellt, auf beiden Seiten eine Mehrzahl von seitlichen Vorsprüngen i5₀ bis i5_d, die als Abstandsstücke wirken. Die Figuren zeigen vier derartige Verbreiterungen, die über die Länge der Stäbe verteilt sind; es ist jedoch ersichtlich, daß die Zahl der Verbreiterungen abgeändert werden kann. So kann sich bei Säulen großen Durchmessers eine größere Zahl von Verbreiterungen als zweckmäßig erweisen, während man bei Säulen kleinen Durchmessers eine kleinere Zahl von Abstandsstücken vorsehen kann, wenn die Starrheit der Stäbe dies zuläßt. Die Vorsprünge der Stäbe liegen jeweils an den benachbarten Stäben an und lassen zwischen sich Öffnungen 16 für den Durchtritt der strömenden Stoffe frei. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Öffnungen als Schlitze ausgeführt, wobei sämtliche Schlitze eines und desselben Zwischenbodens die gleiche Breite aufweisen. Ferner ist es ersichtlich, daß sich die Zwischenboden bei diesem Ausführungsbeispiel über die ganze Querschnittsfläche der Säule erstrecken, wobei die Schlitze die einzigen Öffnungen für das durch den Zwischenboden nach oben strömende Gas und die nach unten strömende Flüssigkeit, darstellen.

Die Querschnittsform der Roststäbe zwischen den Abstandsstücken bestimmt die Gestalt des Schlitzes. Die Erfindung befaßt sich nicht mit irgendwelchen besonderen Formen derartiger Stäbe und Schlitze; der trapezförmige Querschnitt des in Fig- 5 gezeigten Stabes, der zu einem sich nach oben verengenden Schlitz führt, wird zwar in vielen Fällen vorzugsweise verwendet, dient hier jedoch lediglich zur Erläuterung. Ohne den Bereich der Erfindung einzuschränken kann jedoch festgestellt werden, daß Roststäbe der dargestellten Ausführung dann, wenn man sie in Destillationssäulen verwendet, gewöhnlich in solchen Abständen angeordnet werden, daß die von ihnen gebildeten Schlitze 16 eine Breite von 1 bis 25 mm aufweisen, wobei sich Abstände zwischen 2,5 und 15 mm im allgemeinen als am besten geeignet erweisen, und ■ daß die Breite der Roststäbe in bezug auf die Schlitzbreiten so gewählt wird, daß die an den engsten Teilen der Schlitze gemessene und im folgenden als freie Fläche bezeichnete Gesamtfläche der den Zwischenboden durchsetzenden Schlitze etwa 7 bis 40^/0 der gesamten Rostfläche beträgt, wobei freie Flächen von etwa 10 bis 20^fl/o am häufigsten vorkommen. Derartige Zwischenboden werden in Abständen senkrecht übereinander angeordnet, um Zwischenräume 17 zu schaffen, in denen eine innige Berührung zwischen der versprühten abwärts strömenden Flüssigkeit und einem Gas' stattfinden kann. Um die günstigsten Ergeb-

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nisse zu erzielen, wählt man diese Zwischenräume ausreichend hoch, so daß sich die Flüssigkeitströpfchen von dem Gas trennen können und das Gas durch den nächsthöheren Zwischenboden hindurchtreten kann, ohne größere Flüssigkeitsmengen mitzureißen. Bei zu kleinen senkrechten Abständen der Zwischenboden wird der zulässige Gasdurchsatz und damit auch der Belastungspunkt begrenzt, d. h. derjenige Gasdurchsatz, bei dem die

ίο Flüssigkeit nicht mehr in genügender Menge durch die Schlitze nach unten strömen kann, um den erforderlichen Flüssigkeitsstrom aufrechtzuerhalten, und bei dem die Säule daher infolge Überflutung zu arbeiten aufhört. Im allgemeinen ist es bei

Destillationssäulen erwünscht, die Zwischenboden in Abständen anzubringen, die mindestens dem Dreifachen der Roststabbreite entsprechen; typische Zwischenbodenabstände liegen zwischen 75 und 750 mm. Die Zwischenboden können in der ge-

wünschten Weise verlegt werden, z. B. in der in Fig. ι gezeigten Weise; hierbei sind, die Stäbe jedes Zwischenbodens jeweils rechtwinklig zu den Stäben der benachbarten Zwischenboden angeordnet.

Wie bereits erwähnt, werden einzelne Roststäbe verwendet, die als selbständige Bauteile hergestellt und einfach eng nebeneinander auf den Fluchtungsring 14 gelegt werden. Die Längen der Stäbe sind derart abgestuft, daß sich, die Stäbe dem Innendurchmesser der Säule anpassen, und ihre Enden können in der bei 18 angedeuteten Weise abgerundet sein, damit sie sich an den Kranz I4_fl anpassen und nur ein geringes Spiel für eine Ausdehnung frei lassen. Zum Festklammern der Roststäbe dient ein in Umfangsrichtung verlaufender Niederhaltering

19 mit einem nach unten gerichteten Flansch bzw. Kranz io._a; dieser Ring berührt die Oberseiten und die Endflächen der Stäbe in der Nähe der Säulenwand. Der Ring 19 wird durch geeignete Haltemittel, die an der Säulenwand befestigt sind, sicher

in seiner Lage festgehalten. Derartige Haltemittel umfassen zweckmäßigerweise eine Mehrzahl von Keilziegeln 20, die sich in Vertiefungen erstrecken, die in der Ausmauerung der Säule vorgesehen sind, und die an Ort und Stelle einzementiert werden.

Die Ringe 14 und 19 bestehen aus einem geeigneten korrosions- bzw. erosionsbeständigen Material, vorzugsweise aus Metall. Sie können als durchlaufende Ringe ausgeführt sein oder aus zwei oder mehr Sektoren bestehen, um den Einbau bzw. Ausbau zu erleichtern. Die Kränze I4_a und ig_a verhindern eine radiale Verschiebung der Ringe und sind besonders dann zweckmäßig, wenn die Ringe aus einzelnen Abschnitten bestehen; bei jeder geringfügigen Dehnung drückt die Roststab-

anordnung gegen den Kranz 19,, und bewegt die Abschnitte des oberen Ringes 19 in waagerechter Richtung, denn die Halteziegel 20 sichern den oberen Ring in seiner Lage, sind jedoch nicht so kräftig mit dem Ring verbunden, daß sie jede Bewegung ausschalten.

Es ist ersichtlich, daß die Roststäbe in bezug auf eine parallel zu den Stäben verlaufende Mittellinie des Zwischenbodens symmetrisch sind; man braucht daher nur die Stäbe einer Hälfte des Zwischenbodens zu verdoppeln, um einen vollständigen Zwischenboden zu erhalten.

Es liegt auf der Hand, daß Einzelheiten der Bauteile der Zwischenbodenanordnung abgeändert werden können. Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei abgeänderte Ausführungsbeispiele; in beiden Fällen werden hier an Stelle der angearbeiteten Verbreiterungen I5_a bis i5(/ an den Stangen bzw. Stäben konstruktiv selbständige Abstandsstücke verwendet. Wie aus den beiden Figuren, hervorgeht, umfassen die Zwischenbodenanordnungen jeweils einen Fluchtungsring 24 bzw. 34, der dem Ring 14 entspricht und gemäß der für diesen Ring gegebenen Beschreibung unterstützt ist, parallele Roststäbe 25 bzw. 35 und Niederhalteringe 29 bzw. 39, die in abgehobener Stellung gezeichnet sind, um die Einzelheiten erkennen zu lassen, die jedoch in der mit Bezug auf die Ringe 19 beschriebenen Weise derart befestigt sind, daß sie auf den Roststäben aufliegen. Wie bereits erwähnt, können diese Ringe aus zwei oder mehr Abschnitten zusammengesetzt sein.

Wie insbesondere aus Fig. 6 hervorgeht, besitzt der Ring 24 einen hohen nach oben gerichteten äußeren Kranz 2,\_a und einen niedrigen nach oben gerichteten inneren Kranz bzw. Flansch 24^, die zusammen mit der Basis des Ringes einen Trog bilden. In diesen Trog sind Abstandsklötze 27 lose zwischen den Endabschnitten der Roststäbe 25 eingesetzt, wobei die Breite der Klötze so gewählt ist, daß sich Schlitze 26 der gewünschten Breite ergeben, und wobei die Höhe der Klötze zweckmäßig der Summe der Höhe der niedrigen Lippe 24J, und der Höhe der Roststäbe 25 entspricht. Die Roststäbe ruhen auf der Oberkante der Lippe 24^, und die Enden 28 dieser Stäbe liegen an der Innenfläche der Lippe 24,, an. Die Lippen 24_ß und 24;, verhindern eine Verlagerung der Klötze 27 in radialer Richtung. Der Ring 29 besitzt eine nach unten ragende Lippe 29,,; er wird auf die Roststäbe aufgelegt, wobei er gleichzeitig auf den Abstandsklötzen ruht, um die Stäbe und Klötze in ihrer Lage zu halten. Der Ring wird in der in den Fig. ι und 2 dargestellten Weise befestigt. Weder die Roststäbe noch die Klötze werden einzementiert.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel no besitzt der Ring 34 nur eine nach oben ragende Lippe 34_a, und die Abstandsklötze 37 sind mittels säurefestem Zement, der bei 37„ angedeutet ist, auf dem Ring befestigt. Die Klötze sind ebenso hoch wie die Roststäbe, und ihre Breite entspricht der gewünschten Breite der Schlitze 36. Die Roststäbe 35 werden mit ihren Endabschnitten lose an die Abstandsklötze 37 angefügt und ruhen auf dem Ring 34; die Roststäbe sind jedoch nicht einzementiert. Der mit einer nach unten ragenden Lippe 39_a. versehene Ring 39 wird auf die Roststäbe und die Abstandsklötze aufgelegt.

Bei den in den Fig. 6 und 7 gezeigten Anordnungen ist es möglich, Roststäbe zu verwenden, denen bei der Herstellung über ihre ganze Länge die gleiche Dicke verliehen wird; dies ist bei

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manchen korrosionsbeständigen Werkstoffen vorteilhaft.

Die Erfindung schaltet die Schwierigkeiten aus, die sich beim Gießen größerer Abschnitte von korrosionsbeständigen Zwischenböden infolge des ■ Auftretens ungleichmäßiger Spannungen ergeben.

Eine mit den erfindungsgemäßen Zwischenböden ausgerüstete Säule eignet sich beispielsweise zum Destillieren von Flüssigkeiten, die Schwefelsäure

ίο oder eine andere Säure enthalten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß erforderlichenfalls einzelne Stäbe der Zwischenbodenanordnung leicht ausgewechselt werden können.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kontaktsäule mit Zwischenböden in Form von Gitterrosten, dadurch gekennzeichnet, daß die aufrecht stehende Wand (ίο) der Säule auf der Innenseite mit keramischem Material (12) ausgefüttert ist und für jeden Rost eine in Umfangsrichtung verlaufende Unterstützungsfläche (13) besitzt, auf der ein Ausgleichsring (14) zur Unterstützung der einzelnen das Gitter bildenden Roststäbe (15) ruht, und daß an der Oberseite der Stäbe ein Niederhaltering (19) von einer Mehrzahl von an der keramischen Ausfütterung befestigten Bauteilen (20) in seiner Lage gehalten wird (Fig. 1).

2. Kontaktsäule, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhaltering (19, ²9> 39) aus einer Mehrzahl getrennter Abschnitte besteht, die sich über Abschnitte des Umfangs erstrecken und Lippen (19^, 29_a, ^g₀) aufweisen, die sich zwischen den Roststäben und der Innenfläche der Wand nach unten erstrecken.

- 3. Kontaktsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsklotz (27, 37) zwischen den Endabschnitten von je zwei benachbarten Roststäben (25, 35) liegt.

4. Kontaktsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsring eine nach oben gerichtete Lippe (ΐ4_α, 24_α, 34,,) aufweist, die außerhalb der Enden der Roststäbe liegt (Fig. 2, 6 und 7). '

5. Kontaktsäule nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsring an der Innenseite einen Flansch (24^) aufweist (Fig. 6).

6. Kontaktsäule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsklötze (27,37) mittels Zement an dem Ausgleichsring (24, 34) befestigt sind (Fig. 6 und 7).

7. Kontaktsäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Ausfütterung (12) der Wand (10) oberhalb des Niederhalteringes (19, 29, 39) Ausnehmungen aufweist, in die die zum Festhalten des Niederhalteringes dienenden Bauteile (20) hineinragen.

Angezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 935 556;
deutsche Patentschrift Nr. 137 556.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen