NL8902410A

NL8902410A - ELEMENT TO BE USED FOR HEAT TRANSFER OR AS A GASKET IN A CHEMICAL COLUMN.

Info

Publication number: NL8902410A
Application number: NL8902410A
Authority: NL
Original assignee: Regenerative Environ Equip
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1990-05-01
Also published as: DK506789A; SE8903213D0; GB2224341B; IT1232445B; GB2224341A; AU4255889A; JPH02157038A; IT8967829A0; DK506789D0; GB8921426D0; DE3934032A1; SE8903213L; FR2637969A1

Description

Korte aanduiding: Element te gebruiken voor de warmte-overdracht of als pakkingsmateriaal in een chemische kolom.Short designation: Element to be used for heat transfer or as packing material in a chemical column.

De uitvinding heeft betrekking op een element te gebruiken voor de warmte-overdracht of als pakkingsmateriaal in een chemische kolom waarbij een aantal elementen is aangebracht in een ruimte waarin een . doorvoer plaatsheeft in kontakt met de elementen.The invention relates to an element to be used for the heat transfer or as a packing material in a chemical column, wherein a number of elements are arranged in a space in which a. transit takes place in contact with the elements.

Pakkingselementen voor een kolom en elementen voor het overdragen van warmte zijn algemeen bekend. Elemental voor het overdragen van warmte zoals vaak in grote aantallen gebruikt/ zijn aanwezig in een bed voor het overdragen van warmte. Enkele warmte-overdrachtselementen zijn bijvoorbeeld vervaardigd uit keramiek of aardewerk en worden daarbij zodanig gebruikt dat dampen of geurcomponenten worden toegevoerd aan een verbrandingsruimte waarin ze worden verbrand bij een voldoende hoge temperatuur zodat het enige dat wordt afgegeven aan de atmosfeer is omgezet tot kooldioxide en water. Bij de doorvoer van dergelijke gassen aan de verbrandingsruimte worden ze in eerste instantie geleid door bedden van aardewerk/ welke bedden zijn voorverwarmd, zodat ze op hun beurt de binnenkomende gassen kunnen voorverwarmen zodat de verbranding is verzekerd zodra de binnenkomende gassen door de verbrandingsruimte worden gevoerd. Bij een dergelijk gebruik van warmte-overdrachtselementen wordt de stroming van de gassen periodiek oirgekeerd, zodat gassen uit de verbrandingsruimte ook naar buiten worden geleid door de ruimte met het aardewerk om de stenen of elementen voor te verwarmen in de ruimte als de verbrandingsprodukten naar buiten worden gevoerd, richting atmosfeer. In dergelijke apparatuur wordt de stroming bij het verbrandingsproces omgekeerd door de terugwin-ruirnte met hierin aangebracht elementen, zodat de elementen afwisselend de inkomende gassen voorverwarmen of zelf worden verwarmd door de uitstromende gassen. Een voorbeeld van een dergelijk systeem is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.895.918.Column packing elements and heat transfer elements are well known. Elemental for transferring heat as often used in large numbers / are contained in a bed for transferring heat. For example, some heat transfer elements are made of ceramic or pottery and are used in such a way that vapors or fragrance components are supplied to a combustion space in which they are burned at a sufficiently high temperature so that all that is released to the atmosphere is converted into carbon dioxide and water. In the passage of such gases to the combustion space, they are initially passed through earthenware beds / which are preheated so that they in turn can preheat the incoming gases so that combustion is assured as soon as the incoming gases are passed through the combustion space. In such use of heat transfer elements, the flow of the gases is periodically reversed, so that gases from the combustion space are also led out through the pottery space to preheat the bricks or elements in the space as the combustion products are released lined, towards atmosphere. In such equipment, the flow in the combustion process is reversed by the recovery space with elements arranged therein, so that the elements alternately preheat the incoming gases or are themselves heated by the effluent gases. An example of such a system is described in U.S. Patent 3,895,918.

Ook is het bekend om elementen te gebruiken als pakkingsmateriaal in een kolom zoals gaswassers of andere industrieel toegepaste apparatuur waarbij de elementen in het algemeen willekeurig worden aangebracht of gestapeld volgens een bepaalde rangschikking om de stroming van fluïdum hierdoor mogelijk te maken en vaak een stroming van fluida mogelijk te maken in tegengestelde richtingen die gelijktijdig hierdoor plaatshebben zoals in een systeem voor het kontakt tussen een vloeistof en een gas, systemen can vloeistoffen met elkaar in kontakt te brengen en systemen waarbij een fluïdum in kontakt wordt gebracht met een ander fluïdum. Vaak worden dergelijke systemen toegepast om onzuiverheden te verzamelen afkomstig uit een af te voeren geurstoffen bevattende stroom of dergelijke in plaats van een dergelijke stroom direkt in de atmosfeer te spuien. Een voorbeeld van_ een pakkingselement voor een kolom met een vorm van zadels is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.155.960. Andere voorbeelden van pakkings-elementen voor een kolom zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4.333.892, 4.303.599 en 4.316.863.It is also known to use elements as packing material in a column such as scrubbers or other industrially applied equipment where the elements are generally randomly arranged or stacked according to a particular arrangement to allow the flow of fluid through them and often a flow of fluids in opposite directions simultaneously occurring thereby, such as in a system for contacting a liquid and a gas, systems for contacting liquids and systems for contacting a fluid with another fluid. Often such systems are used to collect impurities from a stream containing odors to be discharged, or the like, instead of directly discharging such a stream into the atmosphere. An example of a packing element for a saddle-shaped column is described in U.S. Patent 4,155,960. Other examples of column packing elements are described in U.S. Pat. Nos. 4,333,892, 4,303,599, and 4,316,863.

Of de elementen worden toegepast voor een pakking in een kolom of voor de overdracht of retentie van warmte,er zijn bepaalde beschouwingen die gemeenschappelijk zijn voor elk type toegepaste elementen. Een van belang zijnde faktor in beide systemen zoals toegepast zou bijvoorbeeld de hoeveelheid oppervlak zijn dat noodzakelijk is voor dergelijke elementen; een andere faktor is de hoeveelheid materiaal voor de elementen; de geometrische vormen geven een andere van belang zijnde faktor; de drukval over de ruimte of kolom waarin de elementen zijn aangebracht of gestapeld geeft een andere van belang zijnde faktor. Een volgende faktor is de inherente sterkte van de elementen zodat ze op elkaar kunnen worden aangebracht in een kolom of in een gepakte ruimte. Verder is het van belang dat de elementen in takt blijven zonder dat ze breken wanneer ze vanaf de bovenkant in een kamer of gepakte kolom,door ze te laten vallen, worden gebracht. Verder is de werkwijze voor het vervaardigen van dergelijke elementen van belang. Deze en andere faktoren of aspecten -ran dergelijke elementen moeten in beschouwing worden genomen onafhankelijk van de toepassing van de elementen voor de overdracht van warmte voor het pakken van een kolom.Whether the elements are used for column packing or for heat transfer or retention, there are certain considerations that are common to any type of elements used. For example, a factor of interest in both systems as used would be the amount of surface area necessary for such elements; another factor is the amount of material for the elements; the geometric shapes give another factor of interest; the pressure drop over the space or column in which the elements are arranged or stacked gives another factor of interest. A further factor is the inherent strength of the elements so that they can be superimposed in a column or in a packed space. Furthermore, it is important that the elements remain intact without breaking when introduced from the top into a chamber or packed column by dropping them. Furthermore, the method of manufacturing such elements is important. These and other factors or aspects of such elements should be considered regardless of the use of the heat transfer elements for column packing.

Zodoende is de uitvinding dan ook gericht op het verkrijgen van elementen die worden toegepast voor de overdracht van warmte of als pakkingsmateriaal voor een chemische kolom, welke elementen bij voorkeur door vallen worden aangebracht in een kolom of ruimte. Daarom is een eerste doelstelling volgens de uitvinding het verkrijgen van een element voor het overdragen van warmte of als pakkingsmateriaal in een kolom met een nieuwe configuratie.Thus, the invention is therefore directed to obtaining elements which are used for the transfer of heat or as packing material for a chemical column, which elements are preferably dropped in a column or space. Therefore, a first object according to the invention is to obtain an element for transferring heat or as packing material in a column with a new configuration.

Het element volgens de uitvinding, zoals in de aanhef vermeld wordt hierdoor gekenmerkt dat het element bestaat uit één gedeelte, van een driedimensionaal vast voorwerp van een minerale samenstelling, samengesteld uit een zich in de lengterichting uitstrekkend kerngedeelte met een aantal radiale gedeelten die een vergelijkbare configuratie hebben en zich in het algemeen radiaal naar buiten uitstrekken en eindigen in samenhangende omtreksgedeelten waarbij elk radiaal deel en het hiermee samenhangende omtreksgedeelte in het algemeen een dwarsdoorsnee heeft in de * T-vorm dat zich in de lengterichting samen uitstrekt met het kerngedeelte waarbij het radiale buitenste oppervlak van alle omtreksgedeelten samen een in het algemeen cylindrische configuratie vormen.The element according to the invention, as mentioned in the preamble, is characterized in that the element consists of one part, of a three-dimensional solid object of a mineral composition, composed of a longitudinally extending core part with a number of radial parts having a similar configuration and generally extend radially outward and terminate in associated circumferential portions, each radial portion and the associated circumferential portion generally having a * T-shaped cross section extending longitudinally together with the core portion with the radial outer surface of all circumferential portions together form a generally cylindrical configuration.

Zodoende is het van belang dat het element volgens de uitvinding een driedimensionale vaste vorm heeft uit een hiertoe geschikt materiaal waarbij de configuratie van het element in het algemeen cylindrisch is, samengesteld uit radiale delen zich uitstrekkend vanaf de kern en aan de buitenzijde uitmonden in een vergroot gedeelte ter verkrijging van een aantal "T"-vormige dwarsdoorsneden die samen de cylindrische configuratie vormen.Thus, it is important that the element according to the invention has a three-dimensional solid shape of a suitable material, the configuration of the element being generally cylindrical, composed of radial parts extending from the core and ending in an enlarged exterior section to obtain a number of "T" -shaped cross sections which together form the cylindrical configuration.

Verder worden longitudinale kanalen gevormd tussen de "T"-vorinige gedeelten.Furthermore, longitudinal channels are formed between the "T" -shaped portions.

Het constructiemateriaal is een mineraal, ten minste gedeeltelijk metaal, klei, keramisch gevormde kunststof met hierin aangebracht fiberglas of een ander synthetisch materiaal.The construction material is a mineral, at least partly metal, clay, ceramic-shaped plastic with fiber glass or other synthetic material applied therein.

Bij voorkeur hebben de elementen een verhouding oppervlak/ gewicht, uitgedrukt in "vierkante voet/pound" gelegen binnen het gebied van 1,20 tot ongeveer 1,56.Preferably, the elements have an area / weight ratio, expressed in "square feet / pound", within the range of from 1.20 to about 1.56.

De doelstellingen volgens de uitvinding kunnen bij voorkeur worden bereikt wanneer de elementen gezien in de dwarsdoorsnede voor ongeveer 65% open zijn,zodat hierdoor de stroming van het fluïdum mogelijk is. Verder verdient het de voorkeur dat de elemten verschillende verhoudingen hebben van diameter tot de lengte, afhankelijk van het beoogde toepassingsgebied.The objects according to the invention can preferably be achieved when the elements seen in the cross-section are about 65% open, so that the flow of the fluid is thereby possible. Furthermore, it is preferred that the members have different ratios from diameter to length, depending on the intended field of application.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening waarin: fig. 1 een perspectievisch aanzicht is van een element volgens de uitvinding, fig. 2 een bovenaanzicht is van het element volgens fig. 1, fig. 3 een linker zijaanzicht is van het element volgens fig* 2, fig. 4 tot 8 vergrote gedeeltelijke aanzichten zijn van alternatieve uitvoeringsvormen van de "T"-vormige gedeelten van alternatieve configuraties van het element, fig. 9 een schematisch aanzicht, gedeeltelijk open, is van verhrandingsapparatuur waarbij de elementen volgens de uitvinding worden gebruikt als warmte-overdragend materiaal, en fig. 10 een grafiek is die de verhouding weergeeft van het oppervlak tot het gewicht van de elementen volgens deze uitvinding voor een gebied van de verhoudingen van de diameter tot de lengte.The invention will be further elucidated with reference to the following description, reference being made to the annexed drawing, in which: fig. 1 is a perspective view of an element according to the invention, fig. 2 is a top view of the element according to fig. 1 Figure 3 is a left side view of the element of Figure 2, Figures 4 to 8 are enlarged partial views of alternative embodiments of the "T" shaped portions of alternative configurations of the element, Figure 9 is a schematic view, partially open, of cranking equipment using the elements of the invention as a heat transfer material, and FIG. 10 is a graph showing the area to weight ratio of the elements of this invention for a range of the ratios of the diameter to the length.

Alvorens de konstruktie van de elementen als zodanig te beschrijven wordt eerst verwezen naar fig. 9 waarin verbrandingsapparatuur in het algemeen is aangegeven met nr. 10, bestaande uit een verbrandingsruimte 11 met een hoge temperatuur waarin een aantal energieterugwinnende ruimten 12 hieromheen zijn aangebracht, gescheiden hiervan door een wand 13 r weergegeven in fig. 9,met convex lopende zijkanten of vlakken 15 van wand 13 die de afzonderlijke blokken 18 onder druk houden. De blokken 18 hebben (niet weergegeven) perforaties voor de doorvoer van gassen vanaf de concaaf lopende vlakken 16 naar de convex lopende vlakken 15 en ongekeerd, zoals hierna verder zal worden toegelicht en zijn in het algemeen samengesteld uit een vuurvast materiaal dat in horizontale rijen is geplaatst waarbij elke rij bestaat uit een aantal blokken en met nabij gelegen rijen die op elkaar zijn gestapeld.Before describing the construction of the elements as such, reference is first made to Fig. 9, in which combustion equipment is generally indicated at No. 10, consisting of a high-temperature combustion space 11 in which a number of energy-recovery spaces 12 are disposed around it, separated therefrom through a wall 13 r shown in Fig. 9, with convex running sides or surfaces 15 of wall 13 holding the individual blocks 18 under pressure. Blocks 18 have perforations (not shown) for the passage of gases from the concave faces 16 to the convex faces 15 and inverse, as will be further explained below, and are generally composed of a refractory material arranged in horizontal rows each row consisting of a number of blocks and with adjacent rows stacked on top of each other.

De verbrandingsruimte 11 is voorzien van een of meer branders 22 aan de onderkant hiervan zoals aangegeven in fig. 9. Dergelijke branders maken de verbranding mogelijk binnen de verbrandingsruimten bij temperaturen tot 1093 °C of hoger, afhankelijk van de samenstelling van het gas.The combustion space 11 is provided with one or more burners 22 at the bottom thereof as shown in Fig. 9. Such burners allow combustion within the combustion spaces at temperatures up to 1093 ° C or higher, depending on the gas composition.

In het algemeen komen de gassen binnen afkomstig van een hiertoe geschikte fabriek, installatie of dergelijk bij invoer 23 naar een toroidaal gevormde verdelingsruimte 24 waarin vertikaal geplaatste buizen 19 uitmonden waarvan er enkele bestaan uit reeds voorverwarmde energie- terugwinruimten 12 voorzien van de voorverwarmde elementen die hierin zijn opgestapeld zodat wanneer dergelijke gassen in de verbrandingsruimte komen via de poreuze wandgedeelten hiervan in de verbrandingsruimte 11 ze hierin snel kunnen worden verbrand, terwijl de gassen dan naar buiten stromen door andere poreuze wandgedeelten 13 waarna ze weer door andere bedvormige elementen worden gevoerd in de terugwinruimte 12 om de elementen te verwarmen binnen dergelijke ruimten wanneer de gassen hierdoor naar buiten worden gevoerd naar de afvoer leiding 27, can te worden af gevoerd via een ^ ventilator of met een pomp bekrachtigde leiding 28, zoals weergegeven, naar de atmosfeer, bij voorkeur in de vorm van kooldioxide en vocht.In general, the gases enter from a suitable factory, installation or the like upon import 23 to a toroidally shaped distribution space 24 into which vertically arranged pipes 19 terminate, some of which are already preheated energy recovery spaces 12 provided with the preheated elements provided herein are stacked so that when such gases enter the combustion space through the porous wall sections thereof into the combustion space 11 they can be rapidly burned therein, while the gases then flow out through other porous wall sections 13 and are again passed through other bed-shaped elements in the recovery space 12 to heat the elements within such spaces when the gases are passed therethrough to the exhaust line 27, may be exhausted via a fan or pump-powered line 28, as shown, to the atmosphere, preferably in the form of carbon dioxide e n moisture.

Het zal duidelijk zijn dat verschillende opstellingen 30 met kleppen kunnen worden toegepast om de stroming van de gassen naar binnen te richten via de terugwinruimten op weg naar de verbrandingsruimte 11 of naar buiten afkomstig van de verbrandingsruimte 11, via de terugwinkamer 12 wanneer dit gewenst is, maar dat in elk geval de apparatuur 10 terugwinruimten 12 omvat waarbij op een bepaald tijdstip gassen naar binnen worden geleid en gassen naar buiten worden gevoerd, zoals duidelijk zal zijn uit de hierboven vermelde literatuur. Bij voorkeur zijn de blokken 18 die de wandgedeelten 13 vormen poreus, met dien verstande dat ze perforaties hierdoor hebben, welke perforaties ongeveer 30%-40% van het volume uitmaken van het blok en in sonmige gevallen ongeveer 50%-70% van elk blok.It will be appreciated that various valve arrangements 30 may be employed to direct the flow of the gases inwardly through the recovery spaces on the way to the combustion space 11 or outwardly from the combustion space 11, through the recovery chamber 12 if desired, but in any case, the equipment 10 includes recovery spaces 12 wherein gases are introduced at a time and gases are exhausted, as will be apparent from the above literature. Preferably, the blocks 18 forming the wall portions 13 are porous, with the proviso that they have perforations therethrough, which perforations make up about 30% -40% of the volume of the block and in some cases about 50% -70% of each block .

Zoals weergegeven volgens de uitvinding zal de apparatuur met name werkzaam zijn omdat verontreinigde afgassen of stankbevattende gassen in de apparatuur kunnen worden gevoerd via de verdeelruimte 24 met de toevoer. De kleppen 30 richten daarbij de gassen die rookcomponenten of dergelijke bevatten naar ruimten 12, waarbij de gassen over de elementen worden gevoerd en de gassen worden gericht naar de verbrandingsruimte. De gassen verlaten de bédden 12 bestaande uit de elementen bij temperaturen die zeer dicht gelegen zijn bij de verbrandingstemperatuur. De oxidatie wordt beëindigd in de verbrandingsruimte 11 met behulp van een gas (of olie) brander die een bepaalde verbrandingstemperatuur handhaaft. Nadat het verbranden is uitgevoerd in de ruimte 11 worden de gezuiverde gassen onttrokken uit een dergelijke ruimte via bedden bestaande uit elementen die op dat tijdstip verkeren in de af voer toestand, waarbij warmte wordt overgedragen aan de elementen welke warmte door de elementen wordt geabsorbeerd.As shown in accordance with the invention, the equipment will operate in particular because contaminated waste or odor-containing gases can be introduced into the equipment through the distribution space 24 with the feed. Valves 30 thereby direct the gases containing smoke components or the like to spaces 12, passing the gases over the elements and directing the gases to the combustion space. The gases leave the beds 12 consisting of the elements at temperatures very close to the combustion temperature. The oxidation is ended in the combustion chamber 11 with the aid of a gas (or oil) burner that maintains a certain combustion temperature. After the combustion has been carried out in the space 11, the purified gases are withdrawn from such a space via beds consisting of elements which are at that time in the exhaust state, transferring heat to the elements, which heat is absorbed by the elements.

Het zal duidelijk zijn dat de situatie daarna wordt omgekeerd zodat een bepaald bed met elementen in tegengestelde richting werkt zodat warmte wordt opgenomen van de uitstromende gassen of gassen worden voorverwarmd, afhankelijk van de instelling van klep 30.It will be appreciated that the situation is then reversed so that a particular bed of elements operates in opposite directions to absorb heat from the outflowing gases or preheat gases, depending on the setting of valve 30.

Met verwijzing naar de fig. 1-3 zal het duidelijk zijn dat bed 12 bestaande uit elementen 17 de elementen zijn die op willekeurige wijze zijn aangebracht, hetgeen betekent dat ze niet nauwkeurig geometrisch zijn gerangschikt maar dat ze vanaf de bovenkant in de ruimte zijn gestort, zodat de elementen verschillende posities en oriëntaties innemen in de bedden. Anderzijds, maar minder gebruikelijk, worden, wanneer de elementen klein zijn, ze nauwkeurig gerangschikt volgens een bepaald patroon indien dit is gewenst.With reference to Figs. 1-3, it will be understood that bed 12 consisting of elements 17 are the elements arranged randomly, which means that they are not precisely geometrically arranged but are poured into the space from above so that the elements occupy different positions and orientations in the beds. On the other hand, but less commonly, when the elements are small, they are accurately arranged according to a particular pattern if desired.

Elk element 17 heeft een geometrische configuratie, bij voorkeur verkregen door een extrusieprocédé zodat het een langwerpig kerngedeelte 15 omvat dat zich uitstrekt vanaf een vlak 51 naar een daar tegenover gelegen vlak 52, en een aantal radiale gedeelten 52 zich radiaal naar buiten uitstrekken vanaf het kerngedeelte 50. In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn 6 radiale gedeelten weergegeven, hoewel een groter of kleiner aantal desgewent ook kan worden toegepast. Ook zal het duidelijk zijn dat de radiale gedeelten 52 zijn weergegeven als over een gelijke hoek verdeeld ten opzichte van elkaar, te weten ongeveer 60°, hoewel ook desgewenst niet gelijkmatige afstanden kunnen worden toegepast.Each element 17 has a geometric configuration, preferably obtained by an extrusion process, so that it includes an elongated core portion 15 extending from a face 51 to an opposing face 52, and a plurality of radial portions 52 extending radially outward from the core portion 50. In the illustrated embodiment, 6 radial portions are shown, although a larger or smaller number may also be used if desired. It will also be appreciated that the radial portions 52 are shown to be equally spaced from each other, i.e. about 60 °, although even distances may not be used if desired.

Elk radiaal uitstekend gedeelte 52 is voorzien van een hiermee samenwerkend omtreksgedeelte 53 zodat, zoals weergegeven in een afbeelding zoals is te zien in fig. 2, een bepaald radiaal gedeelte 52 met een daarmee samenwerkend omtreksgedeelte 53 samen een in het algemeen "T" vormige dwarsdoorsnede hebben. In het aggregaat zoals de "T"-vormige dwarsdoorsneden zoals weergegeven in fig. 2 vormen een in het algemeen ronde configuratie zoals weergegeven door de gestippelde lijn 54 weergegeven in fig. 2. Hierbij moet ook worden opgemerkt dat de buitenoppervlakken 55 van de omtreksgedeelten in de uitvoeringsvorm weergegeven in de fig. 1-3 zijn weergegeven als boogvormig, in overeenstanning met een ware dwarsdoorsnede. Verder moet worden opgemerkt dat een dergelijk buitenoppervlak 55 van elk omtreksgedeelte niet nauwkeurig boogvormig moet zijn maar in het algemeen verschillende vormen kan hebben, zodat de uitwendige configuratie van de elementen “in het alganeen" nog cylindervormig zal zijn.Each radially projecting portion 52 includes an associated circumferential portion 53 such that, as shown in an image as shown in Fig. 2, a given radial portion 52 having an associated circumferential portion 53 together has a generally "T" shaped cross section to have. In the aggregate such as the "T" -shaped cross sections as shown in Fig. 2, a generally circular configuration as shown by the dotted line 54 shown in Fig. 2 should also be noted that the outer surfaces 55 of the circumferential portions in the embodiments shown in Figs. 1-3 are shown as arcuate, corresponding to a true cross section. It should further be noted that such an outer surface 55 of each circumferential portion should not be precisely arcuate, but may generally have different shapes, so that the external configuration of the elements "generally" will still be cylindrical.

Verder moet worden opgemerkt dat. de nabij gelegen "T"-confi-guraties voor het element 17 omtreksgedeelten heeft die hiertussen kanalen in de lengterichting hebben om het oppervlak voor de stroming van het fluïdum hiermee in kontakt te houden/ zoals gassen of andere fluïdastromen door een bed gevormd uit dergelijke elementen.It should also be noted that. the adjacent "T" configurations for the element 17 have peripheral portions which have longitudinal channels therebetween to contact the fluid flow surface / such as gases or other fluid streams through a bed formed from such elements .

In de bijzondere configuratie voor een element zoals weergegeven in de fig. 1-3 blijken da elementen in dwarsdoorsnede een configuratie te hebben als van een wagenwiel.In the particular configuration for an element as shown in Figs. 1-3, the elements in cross-section appear to have a configuration like that of a wagon wheel.

Met verwijzing naar fig. 4 moet worden opgemerkt dat een kerngedeelte 58 is voorzien van een zich in de lengterichting uitstrekkend doorborend gedeelte 60 dat in het algemeen centraal is aangebracht om het aanbrengen van additioneel oppervlak te vergemakkelijken en de doorvoer van fluïdum. In fig. 5 is een alternatief omtreksgedeelte 61 weergegeven voor een alternatieve uitvoeringsvorm van het element met een gebogen omtreksoppervlak 62 dat licht gebogen is met gebogen hoekgedeelten 63, zoals weergegeven, in plaats van de plotselinge afsnijdende vlakken zoals weergegeven in de uitvoeringsvorm van fig. 2.With reference to Fig. 4, it should be noted that a core portion 58 includes a longitudinally extending piercing portion 60 which is generally centrally disposed to facilitate the application of additional surface area and the passage of fluid. In Fig. 5, an alternative circumferential portion 61 is shown for an alternative embodiment of the element having a curved circumferential surface 62 that is slightly curved with curved corner portions 63, as shown, instead of the sudden cut surfaces as shown in the embodiment of Fig. 2 .

In fig. 6 is aangegeven dat het oppervlaktegedeelte 64 een in de lengterichting golfvormig buitenoppervlak 65 heeft voor het verkrijgen van een additioneel contact-oppervlak.In Fig. 6, it is indicated that the surface portion 64 has a longitudinally wavy outer surface 65 for obtaining an additional contact surface.

In fig. 7 is een andere uitvoeringsvorm voor een element weergegeven met een oppervlaktegedeelte 66 dat in het algemeen een driehoek-vormige dwarsdoorsnede heeft, terwijl toch een "T"-configuratie wordt gevormd met het radiale gedeelte 67 en met een golfvormig buitenoppervlak 68 ter verkrijging van een grotere sterkte tussen het omtreksgedeelte en het radiale gedeelte, maar met een verhoogd oppervlak op het buitenoppervlak van het omtreksgedeelte.In Fig. 7, another embodiment for an element is shown having a surface portion 66 which generally has a triangular cross-section, while still forming a "T" configuration with the radial portion 67 and having an undulating outer surface 68 for obtaining of greater strength between the peripheral portion and the radial portion, but with a raised surface on the outer surface of the peripheral portion.

In fig. 8 is een andere dwarsdoorsnede van een configuratie weergegeven voor de radiale en omtreksgedeelten van een element zoals weergegeven waarbij het omtreksgedeelte 70 in het algemeen vergelijkbaar is met gedeelte 61 van fig. 5, maar waarbij het radiale gedeelte sinusvormig is gebogen bij 71, ter verkrijging van een vergroot kontaktoppervlak bij de plaats van de radiale oppervlakken.In Fig. 8, another cross-sectional view of a configuration is shown for the radial and circumferential portions of an element as shown with the circumferential portion 70 generally similar to portion 61 of Fig. 5, but the radial portion being curved sinusoidally at 71, to provide an increased contact area at the location of the radial surfaces.

Het zal duidelijk zijn dat verschillende modificaties kunnen worden verkregen ten aanzien van de elementen volgens de uitvinding, terwijl ze in het algemeen de "T'-vormige dwarsdoorsnede hebben.It will be appreciated that various modifications can be made to the elements of the invention while generally having the "T" shaped cross section.

Het is gebleken dat bij sonmige uitvoeringsvormen van het element volgens de uitvinding, met name de uitvoeringsvormen met een diameter van 1 inch en een lengte van 1 inch (1 inch is 2,54 cm) het oppervlak tot 0,053 ft^ kan zijn per element en het een open oppervlak heeft van 65% zoals weergegeven in fig.2. Een dergelijk element kan in een gepakte kolom of ruimte voor het terugwinnen van warmte zijn aangebracht waarbij een groot aantal van dergelijke elementen is gebruikt tot een oppervlak van 92 ft^ per kubieke foot elementen die worden doorstroomd door fluïdum.It has been found that in some embodiments of the element according to the invention, in particular the 1 inch diameter and 1 inch length (1 inch is 2.54 cm), the area can be up to 0.053 ft 2 per element and it has an open area of 65% as shown in fig. 2. Such an element may be contained in a packed heat recovery packed column or space using a plurality of such elements up to a surface area of 92 ft. Per cubic foot of elements flowing through fluid.

Het zal duidelijk zijn dat de mogelijkheid ter verkrijging van een vergroot oppervlak wordt verkregen bij pakkingen in een chemische kolom, sterkere mogelijkheden geeft voor het wassen bij een groter oppervlak en bij elemental voor het terugwinnen van warmte kan dan een grotere hoeveelheid warmte worden teruggewonnen.It will be appreciated that the possibility of obtaining an enlarged surface is obtained with packings in a chemical column, gives stronger possibilities for washing on a larger surface and in elemental for heat recovery, a larger amount of heat can then be recovered.

De configuraties voor de elementen zoals hierbij beschreven geven een hogere wassing of warmte-overdracht, afhankelijk van de toepassing, door kleinere doorvoeren te gébruiken met een vergroting van het oppervlak van de grenslagen, een verhoging van de turbulentie van de fluïdum dat hierdoor wordt gevoerd en een groter kontakt wordt verkregen met de bedoelde oppervlakken. Bij elementen voor het overdragen van warmte maakt dit een vergrote warmte-overdracht mogelijk.The configurations for the elements as described herein provide a higher wash or heat transfer, depending on the application, by using smaller throughputs with an increase in the surface area of the boundary layers, an increase in the turbulence of the fluid passed through them, and greater contact is obtained with the intended surfaces. With heat transfer elements this allows for increased heat transfer.

Volgens de onderhavige uitvinding is gebleken dat een bed van dergelijke elementen dezelfde warmte-overdracht kan geven van ongeveer 37% van het bekende volume aan elementen roet een 10-15% verlaging van de drukval over de elementen. Ook is gebleken dat bij het gebruik van de elementen volgens de uitvinding voor nagenoeg dezelfde drukval over een bed net elementen en met dezelfde mogelijkheid voor warmte-overdracht slechts ongeveer de helft van het aantal elementen noodzakelijk is. Dit geeft een aanzienlijke kostenbesparing voor het vervaardigen van de elementen wanneer de bestaande parameters acceptabel zijn.According to the present invention, it has been found that a bed of such elements can provide the same heat transfer of about 37% of the known volume of elements with a 10-15% reduction in pressure drop across the elements. It has also been found that when using the elements according to the invention for approximately the same pressure drop over a bed of net elements and with the same possibility for heat transfer, only about half the number of elements is necessary. This provides significant cost savings for manufacturing the elements when the existing parameters are acceptable.

Het zal ook duidelijk zijn dat er variaties mogelijk zijn voor de radiale gedeelten van de "T"-configuratie en dat afhankelijk van de gewenste lengte van de elementen in het algemeen kan worden voldaan aan de kriteria voor het ontwerp van dergelijke elementen. Zo is een kriterium voor het ontwerpen van een element dat wanneer het is aangebracht in een bed, het in staat moet zijn een kolomhoogte te weerstaan tot 50 foot (1 foot is 30,48 cm) zonder dat elementen bij de bodem van de kolom afbreken door het gewicht van de elementen. Een ander kriterium voor het ontwerp is dat de wanddikte van de elementen zodanig moet zijn dat, gestapeld in een bed ,de belasting tot 2000 lbs per ft^ vloeroppervlak voor het bed moet zijn. Ook zal het duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding een flexibiliteit noodzakelijk is om de verschillende sterkten van de elementen te bereiken, afhankelijk van de gewenste parameters voor de constructie.It will also be appreciated that variations are possible for the radial portions of the "T" configuration and that, depending on the desired length of the elements, the criteria for designing such elements can generally be met. For example, a criterion for designing an element is that when mounted in a bed it must be able to withstand a column height of up to 50 feet (1 foot is 30.48 cm) without elements breaking off at the bottom of the column by the weight of the elements. Another design criterion is that the wall thickness of the elements should be such that, when stacked in a bed, the load should be up to 2000 lbs per ft. Of floor space in front of the bed. It will also be clear that within the scope of the invention a flexibility is necessary to achieve the different strengths of the elements, depending on the desired parameters for the construction.

De constructiematerialen van de elementen kunnen verschillende metalen en niet-metalen omvatten zoals keramiek, aluminium, silicium, zelfs kunststoffen al of niet met fiberglas of dergelijke hierin gebracht. In het algemeen zullen materialen voor het vervaardigen zijn gebaseerd op het gewenste eindgebruik. Bij omstandigheden van een hoge temperatuur, zoals bij het terugwinnen van warmte volgens de uitvoeringsvorm zoals weergegeven in fig. 9, kan het bijvoorbeeld gewenst zijn dat de elementen zijn vervaardigd uit een keramisch materiaal, uit klei of dergelijk, die in staat zijn om bestand te zijn tegen temperaturen tot 1204 °C of hoger. In die uitvoeringsvormen kunnen de elementen zijn vervaardigd uit een steenachtige constructie. Bij andere toepassingen zoals voor gepakte kolommen kunnen de elementen zijn vervaardigd uit bijvoorbeeld staal, waarbij een temperatuur kan worden toegepast van 260 °C. Het zal zodoende duidelijk zijn dat elk van de verschillende samenstellingen zoals boven vermeld en andere hier niet specifiek vermelde materialen kunnen worden toegepast binnen de uitdrukking "minerale samenstelling", zoals aangegeven in de conclusies. Dergelijke materialen kunnen bijvoorbeeld porselein, chemisch steenmateriaal, verschillende staalsoorten, legeringen, geharde metalen zoals titaan, nikkel, Teflon, polypropeen en dergelijk omvatten. De bijzondere uitvoeringsvormen en samenstellingen zullen afhankelijk zijn van het gewenste eindgebruik. Voorbeelden van dergelijke toepassingen kunnen bijvoorbeeld worden verkregen in een destillatie, gasabsorptie, terugwinning van warmte en daarmee samerihangende bewerkingen. In samenhang met het terugwinnen van warmte, met name van het regeneratieve type geven de elementen skeletten can de terugwinning van warmte te vergemakkelijken wanneer gassen door de ruimten worden gevoerd tussen de afzonderlijke elementen, zodat gasstromen fijn worden verdeeld wanneer de gassen over de elementen worden verspreid, waardoor een warmte-overdracht mogelijk is tussen het gas en het element.The construction materials of the elements can include various metals and non-metals such as ceramic, aluminum, silicon, even plastics with or without fiber glass or the like introduced therein. Generally, manufacturing materials will be based on the desired end use. For example, in high temperature conditions, such as heat recovery according to the embodiment shown in Fig. 9, it may be desirable for the elements to be made of a ceramic material, clay or the like which are capable of withstanding are resistant to temperatures up to 1204 ° C or higher. In those embodiments, the elements can be made of a stone-like construction. In other applications, such as for packed columns, the elements can be made of, for example, steel, whereby a temperature of 260 ° C can be used. Thus, it is to be understood that any of the various compositions as noted above and other materials not specifically listed herein may be used within the term "mineral composition" as defined in the claims. Such materials can include, for example, porcelain, chemical stone material, various steels, alloys, hardened metals such as titanium, nickel, Teflon, polypropylene and the like. The particular embodiments and compositions will depend on the desired end use. Examples of such applications can be obtained, for example, in distillation, gas absorption, heat recovery and related operations. In conjunction with heat recovery, especially of the regenerative type, the elements provide skeletons to facilitate heat recovery when gases are passed through the spaces between the individual elements so that gas flows are finely distributed when the gases are distributed over the elements allowing heat transfer between the gas and the element.

De uitvinding beoogt verder de fysische bijdrage te optimaliseren van de elementen ter verkrijging van een maximaal oppervlak tot gewichtsverhouding, teneinde de snelheid van warmte-overdracht te optimaliseren. Dit wordt verkregen door een hoge mate van turbulentie te introduceren, met een minimale drukval over het bed met elementen, om een verbeterde warmte-overdracht te bereiken. De onderhavige uitvinding geeft ook mogelijkheden on de verhoudingen-van de lengte tot de diameter van de elementen aan de passen ter verkrijging van een gewenste oriëntatie tijdens het aanbrengen van de elementen op. een willekeurige wijze. Zodoende zal een hogere lengte tot diameter de neiging geven dat het element wordt georiënteerd wanneer het valt, in een horizontale richting om een maximale oriëntatie te verkrijgen in de horizontale richting. De tegengestelde conditie zal optreden bij een grotere diameter ten opzichte van de lengte, zodat er een neiging zal bestaan voor het element zich te richten in een vertikale positie, waardoor een maximale stroming zal optreden in de vertikale richting. Op deze wijze kunnen de elementen specifiek zijn uitgevoerd met gewenste verhoudingen van de lengte tot de diameter afhankelijk van het feit of de stroming horizontaal of vertikaal door het bed met elementen zal plaatshebben waardoor het rendement voor de warmte-overdracht zal worden gemaximaliseerd en de drukval tijdens de doorstroming van het bed zal worden geminimaliseerd.The invention further aims to optimize the physical contribution of the elements to obtain a maximum surface to weight ratio, in order to optimize the rate of heat transfer. This is accomplished by introducing a high degree of turbulence, with minimal pressure drop across the bed of elements, to achieve improved heat transfer. The present invention also provides options for adjusting the length-to-diameter ratios of the elements to obtain a desired orientation during the application of the elements. arbitrarily. Thus, a higher length to diameter will tend to orient the element when it falls in a horizontal direction to obtain maximum orientation in the horizontal direction. The opposite condition will occur with a larger diameter relative to the length, so that there will be a tendency for the element to align in a vertical position, resulting in maximum flow in the vertical direction. In this way, the elements can be specifically designed with desired length to diameter ratios depending on whether the flow will pass horizontally or vertically through the element bed thereby maximizing heat transfer efficiency and pressure drop during the flow of the bed will be minimized.

Met verwijzing naar fig. 10 zal het duidelijk zijn dat een grafiek is verkregen die de relatieve verhouding aangeeft voor het oppervlak tot het gewicht voor de verschillende lengten en diameters. Door het in vertikale richting volgen naar boven zijn de verschillende toevoeren voor een element van 0,75 inch weergegeven voor de verschillende verhoudingen van oppervlak/gewicht, variërende van ongeveer 1,22 tot 1,33 wanneer de lengte van het element daalt van 2 inch tot 1,75 inch, tot 1,5 inch, tot 1,25 inch, tot 1 inch en tot 0,75 inch. Zodoende kan de relatieve invloed van de diameter van een element tot de lengte van het element worden weergegeven terwijl wordt aangegeven dat de configuratie van de dwarsdoorsnede hoge verhoudingen van oppervlak tot gewicht geeft, onafhankelijk van de relatieve verhoudingen van diameter tot lengte, bij dergelijke verhoudingen van oppervlak tot gewicht in de weergegeven uitvoeringsvormen is gelegen tussen 1,20 en 1,56, gemeten in vierkante foot per pound.With reference to Fig. 10, it will be understood that a graph has been obtained which indicates the relative area to weight ratio for the different lengths and diameters. Vertical upward tracking shows the different feeds for a 0.75 inch element for the different area / weight ratios, ranging from about 1.22 to 1.33 when the length of the element drops from 2 inches up to 1.75 inches, up to 1.5 inches, up to 1.25 inches, up to 1 inch, and up to 0.75 inches. Thus, the relative influence of the diameter of an element to the length of the element can be displayed while indicating that the cross-sectional configuration gives high surface to weight ratios, regardless of the relative diameter to length ratios, at such ratios of surface to weight in the illustrated embodiments is between 1.20 and 1.56, measured in square feet per pound.

Het zal duidelijk zijn dat verschillende uitvoeringsvormen en nadere details kunnen worden beschreven wat betreft de constructie evenals wat betreft het gebruik van de elementen volgens de uitvinding binnen het kader van de aangegeven conclusies. Zodoende is volgens de uitvinding een element verkregen voor warmte-overdracht of voor het pakken van kolommen waarbij de vorm met name zodanig is dat deze in het algemeen cylindrisch is/ maar met gewenste open oppervlakken die zich in de lengterichting uitstrekken om de verhouding van het oppervlak tot het gewicht te verhogen zodat de warmte-overdracht wordt geoptimaliseerd evenals de mogelijkheid voor het kontakt met fluïdum.It will be clear that various embodiments and further details can be described with regard to the construction as well as with regard to the use of the elements according to the invention within the scope of the stated claims. Thus, according to the invention, an element is obtained for heat transfer or for packing columns, the shape of which is in particular such that it is generally cylindrical / but with desired open surfaces which extend in the longitudinal direction around the ratio of the surface to increase the weight so that the heat transfer is optimized as well as the possibility of contact with fluid.

Claims

1. Element to be used for heat transfer or as a packing material in a chemical column where a number of elements are arranged in a space in which a passage takes place in contact with the elements, characterized in that the element consists of one part of a three-dimensional solid object of a mineral composition composed of a longitudinally extending core portion having a plurality of radial portions having a similar configuration and generally extending radially outwardly and terminating in associated circumferential portions with each radial portion and associated peripheral portion generally has a cross section in the "" Γ "shape which extends longitudinally together with the core portion with the radial outer surface of all the circumferential portions together forming a generally cylindrical configuration.

2. Element according to claim 1, characterized in that adjacent parts of the circumferential parts are spaced from each other so that longitudinally formed channels are present therebetween.

Element according to claim 1, characterized in that the peripheral parts generally have an arcuate cross-section.

Element according to claim 1, characterized in that the core portion has a generally central passage extending longitudinally together therewith.

An element according to claim 1, characterized in that adjacent circumferential portions are spaced apart, whereby longitudinally formed channels are present therebetween, the circumferential portions generally forming an arc-shaped portion and the core portion being a generally central open transit has longitudinally cooperating with this.

Element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the mineral composition thereof comprises materials selected from a group consisting of clay, aluminum oxide, zinc and other metals.

7. Element for use as a heat transfer material or as a chemical column packing material in which some of the elements are arranged in a space so that a fluid can pass through the space and in contact with the elements, characterized in that that the element consists of one portion of a three-dimensional shaped solid material of a mineral composition and of generally cylindrical configuration with openings extending in the longitudinal direction thereof, the element having a surface to weight ratio expressed in square foot / pounds within the range of 1.20 to 1.56.

Element according to claim 7, characterized in that the surface / weight ratio is 1.4 to 1.5.

Element according to claim 7, characterized in that, viewed in cross section, the generally cylindrical configuration of the element is open to about 65¾.

Element according to claim 7, characterized in that the surface to weight ratio is 1.4 to 1.5 and wherein, viewed in cross section, the general configuration of the element is open to about 65¾.

Element according to any one of claims 1-5, characterized in that the element has an area / weight ratio, expressed in square foot / pounds ranging from 1.20 to 1.56.

Element according to claim 11, characterized in that the surface / weight ratio is between 1.4 and 1.5.

Element according to claim 11, characterized in that, viewed in cross-section, the generally cylindrical configuration of the element is open to about 65¾.