WO2001028648A1 - Verfahren und vorrichtung zum stoff- und/oder energieaustausch in einer rieselkolonne - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and device elements and their arrangement for the impact: - and / or energy exchange in a trickle column.
  • substances in the form of liquids and / or vapors or gases are mixed with one another in such a way that certain components pass from one or more phases into the other through substance transfer at the phase interface.
  • heat is exchanged at the same time.
  • the invention is therefore applicable in the field of mass and / or heat exchange, for mixing and / or separating gaseous and / or liquid media and substance particles dissolved therein, for gas washing and for promoting the reaction of chemical substances, with or without a catalyst.
  • US Pat. No. 2,405,594 shows in FIGS. 7 to 13 embodiments of symmetrically regular exchange chambers.
  • the zigzag-shaped slim elements, which are joined together at equal angles in groups, are intended to form mixing zones at their junctures with internal pieces in order to mix and equalize different amounts of liquid flowing in.
  • every mixture of different concentrations is a reduction in the concentration gradient between the liquid and the counter-current vapor (gas) and thus a reduction in the driving force, which is equivalent to a loss of energy.
  • thin liquid films can only be formed to a very limited extent on tissue areas with only small amounts of liquid, so that even with high-performance packs with tissue areas, the non-uniform liquid distribution with large amounts of liquid greatly reduces the separating effect by means of distribution.
  • the invention aims to find a method and a device without the mentioned disadvantages of the prior art and to optimize the mass and / or heat exchange in such a way that, taking into account the extensive scientific knowledge, a minimum specific volume and an economical mode of operation is achieved, ie the largest possible phase interface with maximum concentration gradient and material exchange as well as maximum throughputs with minimal pressure losses.
  • the main problem is the uniform liquid distribution over the three-dimensional reaction space to avoid microscopic and macroscopic disordering of the mass flows (Maldistribution), in order to have the same concentration ratios in every cross section and no different residence times of the liquid in the entire reaction space ,
  • the invention provides that the amount of liquid draining from each outlet part of the distributor is divided in several stages via branches arranged in parallel into the same sub-streams that are guided as far as possible.
  • the ideal case claimed in claim 2 is that the liquid flow from each outlet point of the liquid distributor is divided into an equal number of equal partial flows. Deviations from this ideal case, in such a way that certain partial flows are also brought together again, may be appropriate in individual cases, for example in order to compensate for the so-called marginal problem of column packings, which is thereby can arise that at the edge of the column packing liquid streams can not be divided in all directions for back mixing with adjacent streams.
  • the basic principle of the present invention is that the discrete streams from the liquid distributor are fed to the trickle pack in several stages by repeated distribution in partial streams to a multiplicity of feed points of the discharge parts, and the supposedly good distribution of any sieve plates or fabric surfaces is avoided, that cannot guarantee an even division into partial flows.
  • a distributor adapter is also arranged downstream of this liquid distributor referred to as an adapter, which consists of linear liquid guide elements, each having an upper and a plurality of lower ends, these liquid elements being branched between their upper and lower ends in several stages, in particular three to seven times in one stage, and the upper Ends individually or in the same groups of several of a flow parts of the distributor and the lower ends are each assigned to a task of the reaction pack.
  • linear liquid guiding elements (hereinafter also simply referred to as “linear guiding elements”) is intended to express that there are no flat structures on which the liquid flows down and on which an uninfluenced division or distribution of a Liquid flow can take place. Except at junctions where If the linear guide elements branch or can converge, there is no mutual wetting of the liquid streams passed through them.
  • the expression “linear guide element” is thus intended to express that the guide element forwards a very specific liquid flow. This does not require that the guide elements run approximately in a straight line. They can also be corrugated, curved or structured in some other way. They can consist of wires as well as threads of suitable materials, they can be monofil as well as multifilament and have surface structures suitable for liquid adhesion.
  • the liquid distributor upstream of the adapter according to the invention is preferably a system of distributor channels under ambient pressure.
  • the upper ends of the linear guide elements must be assigned to the drainage points of the distributor and connected accordingly, so that the liquid from one drainage part can be supplied to the upper end of a linear guide element or the upper ends of a group of linear guide elements completely and without influencing the discharge amount , This can be done, for example, in that the upper ends of the guide elements are held on the distributor gutters below the overflow notches in the side walls of the distributor channels.
  • a preferred way of connecting the linear guide elements to the distributor troughs according to the invention is, however, that pipe sockets are inserted into the bottoms of the distributor troughs, into which the upper ends of the guide elements are inserted from below and held therein.
  • the overflow points of the distribution channels are in the walls of these pipe sockets, so that the type of integration of the linear guide elements in the pipe sockets has no influence on the amount of runoff from a drainage point.
  • the overflow parts in the pipe socket can be openings in its wall and additional overflow notches on its upper edge.
  • the linear liquid guide elements preferably consist of strands of wires or threads which, starting from the lower ends, are bundled at the branching points and are combined together in the upper end of the guide element.
  • the lower ends can already consist of multifilament partial strands.
  • the summarized upper ends are those that can be inserted into the overflow pipe socket of the liquid distributor.
  • the summarized upper end of a linear guide element has free cross sections between its individual sub-strands, which are used to drain the liquid.
  • the liquid distributor should preferably be gimbal-mounted and the linear liquid guide elements of the downstream distribution adapter, which are connected at their lower ends to a feed point of the reaction pack, should be elastic.
  • the gimbal suspension of the liquid distributor is used in particular when the conditions prevailing at the installation site can induce liquid movement in the liquid distributor. This is particularly the case with a moving or fluctuating installation site. Examples of moving or fluctuating installation sites are ships or drilling platforms.
  • the gimbal is, in itself, inventive and can easily be used with the known, conventional liquid distributors.
  • the lower ends of the linear guide elements are arranged according to the invention in such a way that they are assigned to the application points of the reaction pack to be charged with the liquid.
  • the lower ends of the linear guide elements and correspondingly the application points of the reaction pack are preferably arranged in the same polygonal grid in an imaginary cross-sectional plane of the column. This can be a quadrangular, in particular square, grid, a triangular grid or a hexagonal grid, the latter being able to be traced back to a triangular grid.
  • the branching points of the linear guide elements of the adapter lie on imaginary detent points, which, however, do not have to match those of the grid of the lower ends.
  • the design of the adapter can be such that in a branching point of a linear guide element the strand coming from above is divided by lateral deflection of all the partial strands. But there is also the possibility that a partial strand is continued in the direction of the incoming strand from above the branch point. This can have the advantage that a retained central sub-strand of a guide element, as will be explained further below, can be used at the same time for the hanging and clamping of the adapter structure.
  • Current embodiments consist of a linear guide element at the branching point of a stage being divided into four or five partial strands, four of the partial strands seen in the projection being spread apart from the branching point at angles of 90 ° and the fifth partial strand possibly being continued centrally.
  • a division into six or seven partial strands takes place at a branch point of a step of the adapter, six of the partial strands seen in the projection at angles of 60 ° to one another Branch point are spread and the seventh sub-branch is continued centrally.
  • an embodiment can be expedient in which, in particular, lower partial strands of the family tree-like structure of adjacent linear guide elements are brought together or connected to one another.
  • This can have advantages for the mutual connection of the individual guide elements to form an open structure. If two sub-strands are brought together in this way, the liquid flows, which are divided per se into the individual strands, are doubled at these points. This can be eliminated by a subsequent individual branching provided there, so that the lower ends of the distribution adapter nevertheless carry the same liquid flows.
  • Such deviations from the ideal structure may be necessary if a predefined area distribution of the liquid drainage points has to be adapted to a specific grid distribution of the application points of the pack to be sprinkled.
  • a re-assembly of partial flows of the adapter without subsequent redistribution can also make sense if the partial liquid flows are to be adapted to the special requirements of a particular package, e.g. to compensate for edge problems of a pack, because at the following nodes of the pack there are no partial flows from the outside mixed in again by cross-mixing in the pack. It is essential that defined partial flows are generated at the lower end of the adapter, the size of which is not left to chance of the flow conditions.
  • the arrangement according to the invention consisting of a liquid distributor with certain requirements and a subsequent distribution adapter of the type described, can be used in conjunction with different, conventional column packings, especially those that have a uniform grid of liquid application points on their top.
  • a reaction pack is preferably used in connection with the described distribution adapter, which enables a structure similar to that of the adapter and thus also corresponding flow conditions, but not in a further division of the liquid streams, but rather in the sense of branching the individual streams at certain points and mixing the Partial streams with those of neighboring streams.
  • the claimed reaction pack is likewise constructed from linear liquid guide elements, the upper liquid feed points of which lie at the nodes of an imaginary, polygonal grid, in particular a triangular grid, a square grid or a hexagonal grid.
  • linear guide elements of the pack now do not have a continuously branching structure, but consist of strands of wires or threads that run generally vertically through the Reiselonne, which are bundled at regular intervals and spread out into sub-strands between the bundle points, with expanded sub-strands with corresponding sub-strands of adjacent strands are in contact.
  • these adjacent partial strands are expediently connected to one another at the points of contact. Similar to the distribution adapter, the bundle points of the strands are each in the nodes of a plane of an imaginary polygonal grid.
  • one strand consists of either four or five partial strands, four partial strands as viewed in the projection being spread apart from a bundle point at angles of 90 ° to one another and the fifth partial strand optionally being continued centrally, or of six or seven partial strands, with six partial strands correspondingly seen in the projection at angles of 60 ° with each other from a bundle point are spread away and the seventh branch, if any, is continued centrally.
  • the fifth or seventh partial strand which is continued essentially linearly through the packing or the column, can be used for hanging and tensioning the packing.
  • the partial strands of a strand can be connected to one another in parallel or by means of bundling aids, such as rings, loops.
  • the partial strands can also be twisted together in the bundling points.
  • the most uniform possible distribution of the liquid in the bundle points on the partial strands can be achieved by a certain surface structuring of the wires or threads of the linear guide elements. Care must be taken to ensure that the liquid is distributed as evenly as possible in the bundle points between the partial strands, even if a central partial strand is continued. A certain surface structuring of the wires or threads of the linear guide elements can contribute to this.
  • the points of contact between the partial strands of adjacent strands are preferably in each case in an imaginary plane centered between two adjacent raster planes of the bundle points. Seen in the projection, they can lie in the center points of the surfaces, which are determined by the grid of the bundle points.
  • the partial strands run straight from the bundle points to their points of contact with neighboring partial strands and back again to the next bundle point.
  • they can have such a curved course, as it results when one twists a twisted rope against the direction of rotation at one point.
  • a central part strand is continued, it can be shrunk to length, for example, so that the twisted rope structure at the point preserved.
  • the production of the strands of the pack can be carried out similarly to spiral ropes, in that wires or threads twisted around a core wire or core thread are spread at regular intervals such that tension-free production between the core wire or core thread and the spread Wires or threads do not spring back when they are tensioned between the upper and lower holders of the pack.
  • the lattice structures of the pack can also be designed differently in certain height sections of the pack.
  • a preferred embodiment of the invention now consists in a prefabricated installation unit for a column, in which the lower ends of the linear guide elements of the distribution adapter are connected to the upper ends of the strands of the packing, these upper ends being the delivery points of the packing for the liquid ,
  • the strands of the pack are continued as the lower ends of the linear guide elements of the adapter and are gradually combined in the branching points of the adapter up to the combined upper ends which are assigned to the liquid drainage points of the distributor. This results in a uniform composite structure that can be prefabricated and then hung or clamped in a column.
  • centrally continued partial strands or wires of the adapter and the pack favor the hanging of such a unit.
  • such a structure can be provided, in particular at the upper end, expediently also at the lower end of the package, with suitable spacers between the strands of the package. It is also possible to clamp the packing against the inner wall of the column. Depending on whether a packing lies directly against the inner wall of the column or is freely stretched in it, it may make sense Provide horizontal slanted liquid return belts or cross-corrugated plate halves lying against the circumference of the packing, which either return liquid flowing down the column wall or liquid dripping sideways from the packing back into the interior.
  • the installation unit according to the invention from the pack and the distribution adapter can now also advantageously be further developed if necessary, in that a collecting adapter is provided at the lower end of the pack, which corresponds to an upside-down distribution adapter and the collection of the dripping liquid to one Number of certain collection points is used, which can correspond to the number of drainage points of the upper liquid distributor.
  • a collecting adapter is expediently also made in one piece with the package, in that the strands of it are continued in the collecting adapter and are combined in stages.
  • the column space is kept free by, for example, two installation units, each consisting of a packing, distribution adapter and collecting adapter, one above the other in a column arranges.
  • the liquid collected by the collecting adapter of the upper pack is then redistributed to the lower pack in the distributing adapter of the lower unit.
  • the wires or threads of the linear liquid elements or the strands formed from them can, if necessary, be provided with an electrically conductive and / or catalytic effect, for example.
  • the linear guide elements of both the adapter and the packing can be made of any material that can be processed into wires or threads, in particular of metallic material or a non-metallic material such as a plastic, glass fiber or carbon fiber.
  • the wires and threads can also have different structures. They can be monofilament or multifilament, consist of spun fibers (filaments), be twisted or spread, or have a certain structure, which also includes stitch chains.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section through the upper part of a
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the column internals
  • FIG. 3 shows the schematic side view of the structural design of a linear liquid guiding element of a distribution adapter with consistent liquid distribution over seven partial streams at a branch point;
  • Fig. 4 is a plan view of the structure of FIG. 3 with the
  • FIG. 5 shows the schematic side view of another structure of a linear liquid guide element of a distribution adapter respective division into four partial streams in the branching points and reunification of partial streams in the lower areas of the guide element;
  • Figure 6 is a top view of the structure of Figure 5;
  • Fig. 7a is a schematic side view of a partial section of the
  • FIG. 7b shows a plan view of the detail according to FIG. 7a
  • FIG. 7c perspective, schematic view of a partial section of the
  • FIG. 7d perspective, schematic view of a partial section of the
  • FIG. 8a shows a section of another embodiment of a strand of a reaction pack in a side view
  • FIG. 8b shows a plan view of the detail according to FIG. 8a
  • FIG. 9a shows a section of a further embodiment of a strand of a reaction pack
  • FIG. 9b shows a schematic cross section through the strand according to FIG. 9a; O 01/28648
  • Fig. 10 is a schematic longitudinal section through a groove of the
  • Liquid distributor with the connection of the upper end of a linear liquid guide element of the distribution adapter in the distributor;
  • FIG. 11 shows a schematic top view of the arrangement according to FIG. 10;
  • Fig. 12 is a schematic longitudinal section through an embodiment of a reaction column.
  • FIGS. 1 and 2 show a schematic longitudinal section or schematic side view of the upper part of a column 2 with a liquid distributor 4, a distribution adapter 6 located below for the further division of the liquid into a plurality of partial streams, which are then fed to a regularly structured reaction pack 8.
  • Figure 2 only the grid structure of the bundle points of this packing 8 can be seen in the column cross section.
  • the liquid distributor 4 shown has a system of distributor channels 10, to which liquid is supplied via an inlet connection 12.
  • the distribution channels 10 have a limited number of liquid drainage points 14.
  • the drainage parts of distribution channels are usually under the pressure of essentially the same static liquid columns, which - assuming the same drainage cross-sections of the drainage points - can achieve discharge amounts per drainage point that differ only slightly from one another if certain conditions are met.
  • runoff quantities are used strived for, which from drain points to drain parts by no more than + . Distinguish 5%.
  • this requires a minimum liquid column in the distribution channels, for which examples have already been given above.
  • Distribution channels with drainage points in the form of overflows and the accuracies that can be achieved with them are known. Any such known device which fulfills the accuracy requirements shown can therefore be used as the liquid distributor 4.
  • the overflow arrangements shown in FIG. 1 are of a special type and are new in this context. They are adapted to the subsequent system of the distribution adapter 6 and are described in more detail below in connection with FIGS. 10 and 11.
  • the reaction pack 8 is structured in a special case in such a way that it has a multiplicity of discrete liquid application points 18, each of which is intended to supply a partial flow of the adapter 6.
  • the adapter 6 has a number of linear liquid guide elements 20 (see also FIG. 1), one or a group of which is assigned to a liquid drain point 14 of the distributor 4.
  • a linear liquid guide element 20 is shown in a specific embodiment in its schematic structure in FIG. 3 in a side view and in FIG. 4 in a schematic plan view. It has an upper end 22, with which it is connected to the liquid distributor 4, and a multiplicity of lower ends 24. Between the upper end 22 and the lower ends 24 there are branching points 26 in several stages, which depend on the stage in Figure 3 with 26a, 26b and 26c.
  • the incoming liquid flow is divided into seven partial flows at each branch point.
  • these seven branches are not all shown or not visible in FIG. 3 because they partially overlap in the side view, but the division is apparent from the top view in FIG.
  • the target points of these sub-streams forming a regular hexagon, while the seventh sub-stream is central is led further down and forms the center of the hexagon.
  • the liquid stream arriving at the upper end 22 of the linear guide element 20 is divided into three stages, each with seven partial streams, into a final distribution over 7 3 , that is to say 343 partial streams, which are arranged in the regular grid of FIG. 4.
  • This grid can be referred to as a hexagonal grid, since in the example shown the division in each branch point still has a centrally continued current that lies in the center of a hexagon, this hexagon grid can also be simplified to a triangular grid.
  • the linear guide element 20 ensures a consistent division of the incoming liquid flow to the lower ends 24 of the guide element 20, all of which also maintain the underlying triangular grid spacing from the lower ends of an adjacent branch according to FIG. This means a consistent division of liquids into essentially equal partial flows.
  • each branching point divides an incoming liquid flow into a discrete number of essentially equal partial flows, which continue to flow along the element to the next branching point or to their target point, without affecting them Intermediate way to be able to change or distribute undefined.
  • the guide elements between the individual branching points will generally run in a straight line, but this is not a requirement.
  • the guide elements themselves can be formed from a large number of suitable materials in the form of wires or threads, as will be described further below in connection with the appropriately designed reaction pack.
  • the guide elements consist either of individual wires or threads or already of thin, in particular twisted strands of wires or threads. These strands of the lowest level are passed through the entire linear guide element and are joined together at the branching points 26, for example by twisting or brackets, and then together form the main strand of the upper end 22 of the guide element 20.
  • FIGS. 5 and 6 show a slightly different structure of a linear guide element of a distribution adapter.
  • the guide element is branched in five stages. It differs from the exemplary embodiment of FIGS. 3 and 4 and others. by the fact that in the branching points 28a, 28b, 28c and 28d of the upper stages there is also a division into six partial streams in a hexagonal grid, but the central continued central strand is missing. Furthermore, branch points 28b of the second stage are cross-connected to one another on partial strands. The resultant re-merging of partial flows, but subsequent redistribution, has the advantage that any inequalities that may have arisen during the pre-division can be compensated for again. In the end, however, the same partial flows are created again. At the branching points 28e of the last stage, there is only a division into three partial streams. As a result, the number of lower ends 24 of the linear guide element can be adapted to the number of feed points 18 to be supplied in the connected pack.
  • FIGS. 7 to 9 show partial features of the reaction pack 8.
  • the lower ends of the distribution adapter 6 are connected to the feed points 18 of the pack 8.
  • the partial strands of the linear guide elements 20 of the adapter 6 are brought together in the individual branching points, so that they form a combined, common strand at the upper end 22 of a linear guide element 20.
  • the lower ends 24 of the linear guide element 20 also consist of partial strands with a plurality of wires or threads.
  • Figures 7a and 7b show a section of the package 8 in side view and top view.
  • the pack itself consists exclusively of linear liquid guide elements that form a networked structure.
  • the package is constructed from a multiplicity of strands 30 running essentially parallel to one another and perpendicularly, each of which consists of several wires, threads or the like.
  • the strands 30 have bundle points 32 at regular intervals. These bundle points 32 each lie in a common imaginary plane, and distributed in this plane on the nodes of a polygonal grid, in the exemplary embodiment of a hexagonal grid.
  • the strands 30 are spread into partial strands 34 between the bundle points 32. As can be seen from FIG.
  • a liquid flow applied to a strand 30 is divided into the existing number of partial strands 34 in the bundle points 32.
  • partial streams of several strands divided in this way converge, mix and equalize and are again divided into an equal number of partial streams, which are then combined again in bundle points 32 with corresponding other partial streams of one strand.
  • a strand 30 runs in Substantially constant liquid flow through the entire package, but in the contact points 36 there is a cross-mixing or a concentration compensation with adjacent flows.
  • FIG. 7c is a perspective view of a detail from the reaction pack 8.
  • the bundle points 32 each lie in a common, imaginary plane and coincide with the nodes of a square grid lying in this plane. It can also be seen that the points of contact 36 between the partial strands 34 of adjacent strands 30 lie in a plane between the horizontal grid planes. In this plane, the points of contact 36 also form a grid which, like the grid of the bundle points 32, is a square grid, the two grids being displaced in the horizontal direction relative to one another in such a way that the nodes of the grid formed by the touch points 36 are the center points in the projection of the surfaces of the grid formed by the bundle points 32.
  • the uppermost bundle points 32 shown in Fig. 7c, i.e. the bundle points 32 of the top raster level of the reaction pack can be designed as feed points 18 for the liquid.
  • FIG. 7d is a perspective illustration of a detail from the reaction pack 8.
  • the bundle points 32 each lie in a common, imaginary plane and coincide with the nodes of a triangular grid lying in this plane. It can also be seen that the points of contact 36 between the partial strands 34 of adjacent strands 30 lie in a plane between the horizontal grid planes. In this plane, the contact points 36 likewise form a grid which is shifted in the horizontal direction with respect to the grid of the bundle points 32.
  • the uppermost bundle points 32 shown in FIG. 7d, ie the bundle points 32 of the top raster plane of the Reaction packs can be designed as feed points 18 for the liquid.
  • FIGS. 8a and 8b show an embodiment in which the individual partial strands 34 of a strand 30 are held together in the bundle points 30 by means of bundling aids in the form of rings 38. The partial strands 34 are guided in parallel in the bundle points 32 and combined.
  • FIGS. 9a and 9b show another embodiment in FIGS. 9a and 9b.
  • a strand 40 is formed in the form of a twisted rope. Between the bundle points 32, in which this rope is left in its original structure, it is turned against its twisting direction, so that the individual sub-strands 42 spread outward in an arc. This state can be fixed, for example, in the case of a strand of plastic wires by thermal treatment or similar measures.
  • FIG. 9a It can be seen from FIG. 9a that, in the embodiment there, in addition to the expanded partial strands 42, a central partial strand 44 is continued centrally.
  • This embodiment has both manufacturing and application advantages. It should be pointed out that also in the embodiments of FIGS. 7a, 7b and 8 there is a central, central partial strand 44. However, it is not visible in the drawing. Embodiments without a central strand (44) are also possible.
  • the middle partial strand 44 can be designed as a so-called core insert, as is common in cable manufacturing technology.
  • a strand according to FIG. 9 can be produced, for example, in such a way that the wires or threads which are twisted or arranged next to one another around the core insert in are spread at regular intervals, the core insert between the bundle points 32 being shortened by corrugation, compression or other measures such that when the strands of thin wires or threads are tensioned in the installed state in a column, springback of the spread partial strands is prevented by the core insert.
  • the middle part strand 44 or the core insert thus not only has manufacturing advantages, it can absorb the tensile forces for its clamping when the pack is installed.
  • FIGS. 10 and 11 now show the specific embodiment of the connection of the upper end 22 of a strand of the liquid distribution adapter 6 to the liquid distributor 4 in detail.
  • a pipe socket 46 is inserted in the bottom of the distributor trough 10.
  • the upper end 22 of a branched linear guide element 20 of the liquid distribution adapter 6, which is combined in a strand-like manner, is inserted into these from below and held in a suitable manner therein.
  • the pipe socket 46 is provided at different heights with overflow holes 48 through which liquid overflows into the pipe socket 46, depending on the liquid accumulation in the channel 10. If the liquid level is even higher, the liquid can also overflow into the pipe socket 46 via the upper edge thereof, for which purpose suitable overflow notches (not shown) can expediently be provided in the upper edge.
  • the overflowed liquid reaches the upper end 22 of the linear liquid guiding element which is combined from a plurality of threads or wires to form a strand.
  • the cross-section of this strand generally has enough voids between the wires and threads, if these are formed, for example, with a circular cross-section, so that the liquid can flow down through these voids on the wires and threads of the strand. If these cross-sectional cavities are not sufficient for large amounts of liquid, for example, between Pipe socket 46 and the strand a certain annular space are left open, so that liquid can also drain off on the outer surface of the strand.
  • a throttle disk 50 on the upper end 22 of the strand.
  • a throttle plate 50 can be designed as a ring plate, which partially covers the strand cross-section, but the throttle plate can also be formed as a Filte ⁇ lättchen, for example made of a sintered metal, whereby a very uniform flow distribution over the wire or thread strand can be generated.
  • a Filte ⁇ lättchen 51 can be arranged in addition to a throttle plate 50 and cooperating with it.
  • each suction tube 52 is pumped in the circuit. This also makes it possible to supply larger quantities of liquid to the overflow pipe socket 46 in the case of small quantities of liquid to be added to the column, and thus to compensate for the deviations which cannot be avoided due to the manufacture, assembly and liquid gradient of the liquid distributors 10 by means of higher liquid columns via the processes and to supply the discharge quantities via the distribution adapter regulate.
  • FIG. 12 schematically shows a vertical section of an exemplary embodiment of a reaction column in which liquid flows through the inlet connection 12 is fed to the upper end of the reaction column 2, which after passing through the reaction column leaves it via the outlet 9 at the lower end of the reaction column 2.
  • Gas is introduced into the reaction column 2 through an access opening 13 arranged at the lower end of the reaction column 2, which gas leaves the reaction column through the outlet opening 11 located at the upper end.
  • the liquid supplied via the inlet connection 12 first reaches a liquid distributor 4, which has liquid distributor pipes 4 ′ on its sides, via which the liquid reaches the drainage parts 14 of the liquid distributor 4.
  • the adapter 6 consists of linear liquid elements 20 which are branched further in stages and thus divides the liquid flow supplied from a discharge point 14 into a plurality of identical partial flows.
  • the liquid is brought together again after it has passed through the first reaction pack 8 by means of a collecting adapter 5 arranged below the reaction pack 8.
  • the collecting adapter 5 is an upside-down distribution adapter 6.
  • the distribution adapter 5 is followed a second time by a distribution adapter 6, with collecting adapter 5 and distribution adapter 6 are connected via connection guide elements 100.
  • the liquid divided into partial streams via the distribution adapter 6 passes through a second time a reaction pack 8 applied to the application points 18 of the second reaction pack 8, at the end of which it is in turn brought together by a collecting adapter 5 and finally the collecting adapter 4 via the at its Leaves attached lower end of the guide elements, then to leave the entire reaction column 2 through the outlet 9.
  • a reaction pack 8 applied to the application points 18 of the second reaction pack 8, at the end of which it is in turn brought together by a collecting adapter 5 and finally the collecting adapter 4 via the at its Leaves attached lower end of the guide elements, then to leave the entire reaction column 2 through the outlet 9.
  • FIG. 1 As already mentioned above, the combination shown there of a liquid distribution adapter 6 and a reaction pack 8 is made in one piece and clamped in the column 2 with suitable means and connected to the liquid distributor 4 with the upper ends 22 of the adapter 6. In the illustrated embodiment, the packing 8 extends to the wall of the column 2.

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Abstract

Beschrieben ist für eine Rieselkolonne, in der eine oben aufgegebene Flüssigkeit im Gegenstrom mit Gasen oder Dämpfen bzw. leichteren Flüssigkeiten in engen Kontakt gebracht werden soll, eine Anordnung zur Flüssigkeitsverteilung auf eine Vielzahl von Flüssigkeitsaufgabestellen (18) einer dreidimensionalen Reaktionspackung (8), bei der die aus einer begrenzten Anzahl von Ablaufstellen (14) eines Flüssigkeits-Verteilers (4) ablaufende Flüssigkeit über einen Flüssigkeitsverteiladapter (6) auf die Vielzahl von Aufgabestellen (18) der Packung (8) weiter verteilt wird. Der Adapter (6) besteht aus linearen Flüssigkeitsleitelementen (20), die stufenweise weiterverzweigt sind und so den aus einer Ablaufstelle (14) zugeführten Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl gleicher Teilströme aufteilen. In bevorzugter Ausführungsform besteht der Adapter (6) aus jeweils in Verzweigungspunkten zusammengeführten Strängen, deren untere Enden als Stränge der Packung (8) weitergeführt sind und somit einstückig mit dem Adapter (6) ausgebildet sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Stoff- und/oder Energieaustausch in einer
Rieselkolonne
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungselemente und deren Anordnung für den Stoß:- und/oder Energieaustausch in einer Rieselkolonne.
Die Begriffe "Rieselkolonne" und "Stoff- und/oder Energieaustausch" stehen als Sammelbegriffe und stellvertretend für eine Mehrzahl von Operationen, wie sie in der chemischen Technologie Anwendung finden.
Bei Stoffänderungsprozessen werden vielfältig Stoffe in Form von Flüssigkeiten und/oder Dämpfen bzw. Gasen miteinander so vermischt, daß bestimmte Komponenten durch Stoffübertragung an der Phasengrenzfläche aus einer oder mehreren Phasen in die andere übergehen. Neben der Vermischung und dem Stoffaustausch erfolgt gleichzeitig ein Wärmeaustausch. Die Erfindung ist daher anwendbar im Gebiet des Stoff- und/oder Wärmeaustausches, zum Mischen und/oder Trennen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien sowie darin gelöster Stoffteilchen, zum Gaswaschen und zur Reaktionsförderung von chemischen Substanzen, mit oder ohne Katalysator.
Diesen Prozessen ist gemeinsam, daß sowohl die Phasengrenzfläche als auch die Strömungswege der Gase bzw. Flüssigkeiten bestimmte Bedingungen erfüllen müssen, um optimale wirtschaftliche Ergebnisse zu erzielen.
Dies gilt für Prozesse wie Rektifikation, Ad-, Ab- und Desorption, Mischung, Trocknung, Waschung, Wärmeaustausch, Verdampfung, Kondensation und Durchführen kataly tisch beschleunigter Reaktionen. Diese Operationen sind unter dem Begriff "Stoff- und/oder Energieaustausch" zu verstehen, bei denen die am oberen Aufgabepunkt zugeführte Flüssigkeit in engen Kontakt mit entgegenströmender Flüssigkeit oder Dampf bzw. Gas gebracht werden soll.
Wesentlich für einen hohen Wirkungsgrad der Kolonnen ist bei möglichst großer Phasengrenzfläche die Vermeidung der Ungleichverteilung der Phasen (Maldistribution) und somit die Einhaltung eines exakten Gegenstromes (max. Triebkraft).
Die Entwicklung der unterschiedlichen Bauarten im letzten Jahrhundert, von ursprünglich Böden über ungeordnete und geordnete Füllkörperschichten zu strukturierten Packungen hat jedoch gezeigt, daß die genannten Bedingungen und damit auch Durchsatz und Trennwirkung sich durch konstruktive Maßnahmen nur bedingt verbessern lassen und man scheinbar an eine unüberwindbare Grenze zur Leistungssteigerung gestoßen ist.
So gibt es über Weiterentwicklungen von Kolonneneinbauten eine zahlreiche Patentliteratur, doch hat sich trotz gewisser Leistungssteigerungen bei den strukturierten Packungen gezeigt, daß selbst mit aufwendigen Packungsoberflächen bisher keine optimalen Ergebnisse erzielt werden konnten, so daß man in vielen Fällen auf herkömmliche Boden- und Füllkörperkolonnen zurückgreift.
Im Rahmen des hier beschriebenen Gegenstandes wird auf die US-A 2 405 594 und die US-A 2 490 080 verwiesen. Die US-A 2 405 594 zeigt in ihren Figuren 7 bis 13 Ausführungsformen symmetrisch regulärer Austauschkammern. Die in Gruppen gleichwinklig zusammengefügten zickzackförmigen schlanken Elemente sollen an ihren Verbindungsstellen mit innenliegenden Stücken Mischzonen bilden, um unterschiedlich zulaufende Flüssigkeitsmengen zu mischen und auszugleichen. Nun ist jede Mischung unterschiedlicher Konzentrationen eine Verringerung des Konzentrationsgefälles zwischen der Flüssigkeit und dem im Gegenstrom geführten Dampf (Gas) und damit eine Verringerung der Triebkraft, was einem Energieverlust gleichkommt.
Aus vorstehendem Grund ist wohl auch zur Verbesserung die in der US-A 2 405 594 beschriebene Flüssigkeitsaufgabe durch Düsen oder nach US-A 2 490 080 genannt.
Das Versprühen von Flüssigkeiten durch Düsen ergibt jedoch bekannterweise sowohl ein Tropfenspektrum mit unterschiedlichen Tropfengrößen als auch eine ungleichmäßige Berieselung des Querschnittes und wirkt dadurch nachteilig.
Allen nach US-A 2 490 080 beanspruchten Ausführungsarten ist gemeinsam, daß die zu verteilende Flüssigkeit über Flächen der verschiedenen Art und Form abläuft und dadurch aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeiten eine nicht vorausbestimmbare Verteilung mit unterschiedlichen Filmdicken und Rinnsalen aufweist, wodurch unterschiedliche Verweilzeiten der Flüssigkeit auftreten.
So lassen sich selbst auf Gewebeflächen nur mit kleinen Flüssigkeitsmengen sehr begrenzt dünne Flüssigkeitsfilme bilden, so daß auch bei Hochleistungspackungen mit Gewebeflächen durch die nicht gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung bei größeren Flüssigkeitsmengen die Trennwirkung durch Maldistribution stark verringert wird.
Die durch die im genannten Patent vorgesehenen Zwischenverteilungen verursachten ungleichmäßigen Flüssigkeitsströme bleiben zwangsweise auch bei den nachgeschalteten einzelnen Ablaufstäben erhalten, da eine einmal beim Flüssigkeitsablauf erfolgte Ungleichverteilung auch bei Neuaufteilungen dieser Flüssigkeitsströme erhalten bleibt. Zusätzlich befinden sich die beschriebenen durch die Gewebeschichten ungleichmäßig versorgten Verteilerstäbe mit ihren einzelnen Ablaufstellen nicht über jedem einzelnen Leitelement der regulären Packung, so daß hydraulisch bedingte Ungleichverteilungen in der regulären Packung selbst vorgegeben sind.
Beispielsweise fließen bei einer radialen Flüssigkeitsausbreitung von einer Verteilungsstelle regulärer Packungen nach sechs Richtungen je 1/6 der zu verteilenden Menge und entsprechend bei der folgenden Verteilung je 1/36 seitlich, während 6 x 1/36 = 1/6 zur unter der ursprünglichen Verteilungsstelle liegenden Stelle fließen. Die unterschiedlichen Ablaufmengen bleiben so von Stufe zu Stufe erhalten und es kann erst nach völliger Benetzung der Packung ein Ausgleich erfolgen. Dabei wirkt sich erschwerend aus, daß bei kapillaren Flüssigkeitsschichten auf großen Kontaktflächen keine Querverteilung mehr erfolgt und sich so die unterschiedlichen Teilstrommengen nicht mehr ausgleichen können. Die durch diese hydraulischen Ungleichverteilungen auftretende Maldistribution führt zur starken Minderung der Trennwirkung und somit zur Vergrößerung des erforderlichen spez. Volumens der Packung.
Es ist aus der Grundlagenforschung bekannt, daß nur bei Ungleichverteilungen der Phasen (Maldistribution) von +, 5 % praktisch keine Abnahme der Trennwirkung feststellbar ist. Dagegen wird bei einer Maldistribution von mehr als _+ 50 % die Wirkungsweise um ein Vielfaches verschlechtert, so daß selbst mit vergrößerten Oberflächen der Packung keine Verbesserung der Trennwirkung erreicht werden kann.
Die Erfindung hat demgegenüber zum Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung ohne die genannten Nachteile des Standes der Technik zu finden und den Stoff- und/oder Wärmeaustausch derart zu optimieren, daß unter Beachtung der umfangreichen wissenschaftlichen Erkenntnisse ein minimales spezifisches Volumen und eine wirtschaftliche Arbeitsweise erreicht wird, d.h. eine möglichst große Phasengrenzfläche bei maximalem Konzentrationsgefälle und Stoffiaustausch sowie maximalen Durchsätzen bei minimalen Druckverlusten.
Ohne auf alle weiteren zu beachtenden Gesichtspunkte einzugehen, ist als Hauptproblem die gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über den dreidimensionalen Reaktionsraum zur Vermeidung mikroskopischer und makroskopischer Fehlordnungen der Massenströme (Maldistribution) anzusehen, um in jedem Querschnitt die gleichen Konzentrationsverhältnisse und im gesamten Reaktionsraum keine unterschiedlichen Verweilzeiten der Flüssigkeit zu haben.
Nur durch einen vom Kopf der Kolonne über die gesamte Kontaktfläche kontinuierlichen und geleiteten Durchlauf der Flüssigkeit kann eine wirtschaftlich effektive Arbeitsweise bei minimalen spez. Volumen erzielt werden.
Verfahrensmäßig wird die gestellte Grundaufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Das dieser Lösung zugrundeliegende Problem besteht darin, daß bei herkömmlichen Flüssigkeitsverteilern die mögliche Anzahl der Ablaufetellen aufgrund der einzuhaltenden Mengentolerenz je Ablaufetelle technisch begrenzt ist, und zwar derart begrenzt, daß die Anzahl der möglichen Ablaufeteilen des Verteilers wesentlich geringer ist als die gegebene Anzahl von Aufgabestellen für die Flüssigkeit an der Oberseite der Kolonnenpackung.
Identische Austrittsquerschnitte für die einzelnen Ablaufetellen des Flüssigkeitsverteilers vorausgesetzt, ergibt sich nach Erfahrung eine verhältnismäßig gute Konstanz und Gleichmäßigkeit der ablaufenden Flüssigkeitsmengen, wenn die Flüssigkeit unter einem im wesentlichen gleichen statischen Druck steht, der vorzugsweise durch eine im wesentlichen gleiche statische Flüssigkeitssäule erreicht wird. Aus diesem Grunde haben sich unter Umgebungsdruck stehende Verteilerrinnen für den Flüssigkeitsablauf mit einer Anzahl von Ablaufetellen bewährt. Dennoch ergeben sich auch bei solchen Rinnen Einflußgrößen, die für Unterschiede in den Ablaufmengen der einzelnen Ablaufeteilen eines Flüssigkeitsverteilers verantwortlich sind. Hierzu gehören die Nivellierung der Ablaufetellen und damit auch die Stauhöhendifferenz, die sich durch das Strömungsgefälle der in die Rinne nachlaufenden Flüssigkeit ergibt, welche je nach Flüssigkeitsmenge unterschiedlich sein kann. Das Ziel ist, Abweichungen von nicht mehr als +. 5 % der von den einzelnen Ablaufetellen ablaufenden Flüssigkeitsmengen einzuhalten. Dies bedeutet, daß bei Stauhöhen-Differenzen von _+ 1 n_m mindestens 10 mm Stauhöhe gegeben sein müssen, entsprechend bei Schwankungen von _+ 2 mm 20 mm Stauhöhe und bei Schwankungen von +_ 3 mm 30 mm Stauhöhe. Bei üblichen Querschnitten der Ablaufetellen von etwa 3 bis 6 mm2 bedeutet das, daß die Mindestmenge der aus einer Ablaufetelle ablaufenden Flüssigkeit etwa 5 1/h betragen muß. Aus Konstanzgründen wären jedoch 20 bis 30 1/h und Ablaufetelle vorzuziehen. Das sind jedoch Mengenströme, die weit oberhalb der einer Aufgabestelle der Reaktionspackung zuzuführenden Flüssigkeitsmenge liegen.
Dementsprechend sieht die Erfindung vor, daß die von jeder Ablaufeteile des Verteilers ablaufende Flüssigkeitsmenge mehrstufig über parallel angeordnete Verzweigungen in möglichst gleiche geleitete Teilströme aufgeteilt wird. Der in Patentanspruch 2 beanspruchte Idealfall besteht darin, daß der Flüssigkeitsstrom von jeder Ablaufetelle des Flüssigkeitsverteilers in eine gleiche Anzahl gleicher Teilströme aufgeteilt wird. Abweichungen von diesem Idealfall, in der Weise, daß gewisse Teilströme auch wieder zusammengeführt werden, kann in Einzelfällen zweckmäßig sein, beispielsweise, um das sog. Randproblem von Kolonnenpackungen zu kompensieren, welches dadurch entstehen kann, daß am Rand der Kolonnenpackung Flüssigkeitsströme nicht in allen Richtungen zur Rückvermischung mit benachbarten Strömen aufgeteilt werden können.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die diskreten Ströme aus dem Flüssigkeitsverteiler mehrstufig durch wiederholte Verteilung in Teilströme auf eine die Anzahl von dessen Ablaufeteilen weit übersteigende Vielzahl von Aufgabestellen der Rieselpackung zugeführt werden und so die vermeintlich gute Verteilung irgendwelcher Siebplatten oder Gewebeflächen vermieden wird, die keine gleichmäßige Aufteilung in Teilströme garantieren können.
Dementsprechend besteht erfindungsgemäß eine Anordnung für die Verteilung zu verrieselnder Flüssigkeit in einer Reaktionskolonne gemäß Patentanspruch 3 darin, daß ausgehend von einem herkömmlichen Flüssigkeitsverteiler, beispielsweise mit Verteilerrinnen, der die vorstehend angegebenen Forderungen erfüllt, diesem Flüssigkeitsverteiler ein Verteil-Adapter nachgeordnet ist, im folgenden auch einfach als Adapter bezeichnet, der aus linearen Flüssigkeits-Leitelementen besteht, die je ein oberes und eine Mehrzahl von unteren Enden aufweisen, wobei diese Flüssigkeitselemente zwischen ihrem oberen und ihren unteren Enden mehrstufig, insbesondere drei- bis siebenfach in einer Stufe verzweigt sind, und die oberen Enden einzeln oder in gleichen Gruppen von mehreren einer Ablaufeteile des Verteilers und die unteren Enden je einer Aufgabenstelle der Reaktionspackung zugeordnet sind.
Der Begriff "lineare Flüssigkeits-Leitelemente" (im folgenden auch einfach "lineare Leitelemente" genannt) soll zum Ausdruck bringen, daß es sich nicht um irgendwelche flächigen Gebilde handelt, an denen die Flüssigkeit herabströmt, und an denen eine nicht beeinflußbare Aufteilung oder Verteilung eines Flüssigkeitsstromes stattfinden kann. Außer an Knotenpunkten, an denen sich die linearen Leitelemente verzweigen oder zusammenlaufen können, findet keine gegenseitige Benetzung der durch sie geleiteten Flüssigkeitsströme statt. Der Ausdruck "lineares Leitelement" soll somit ausdrücken, daß das Leitelement einen ganz bestimmten Flüssigkeitsstrom weiterleitet. Das erfordert nicht, daß die Leitelemente etwa strikt geradlinig verlaufen. Sie können auch gewellt, gebogen oder andersartig strukturiert sein. Sie können aus Drähten wie auch aus Fäden geeigneter Materialien bestehen, sie können monofil wie auch multifil ausgebildet sein und für die Flüssigkeitsadhäsion geeignete Oberflächenstrukturen aufweisen.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ist der dem erfindungsgemäßen Adapter vorgeschaltete Flüssigkeitsverteiler mit den an ihn gestellten Anforderungen vorzugsweise ein System aus unter Umgebungsdruck stehenden Verteilerrinnen.
Die oberen Enden der linearen Leitelemente müssen den Ablaufetellen des Verteilers zugeordnet und entsprechend mit ihnen verbunden sein, so daß die Flüssigkeit aus einer Ablaufeteile dem oberen Ende eines linearen Leitelementes oder den oberen Enden einer Gruppe von linearen Leitelementen vollständig und ohne Beeinflussung der Ablaufmenge zugeführt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die oberen Enden der Leitelemente unterhalb von Überlaufkerben in den Seitenwänden der Verteilerrinnen an diesen gehaltert sind. Eine erfindungsgemäß bevorzugte Art der Anbindung der linearen Leitelemente an die Verteilerrinnen besteht jedoch darin, daß in die Böden der Verteilerrinnen Rohrstutzen eingesetzt sind, in die die oberen Enden der Leitelemente von unten eingeführt und darin gehaltert sind. Die Überlaufstellen der Verteilerrinnen sind dabei in den Wänden dieser Rohrstutzen, so daß die Art der Einbindung der linearen Leitelemente in die Rohrstutzen ohne Einfluß auf die Ablaufmenge einer Ablaufetelle ist. Das bedeutet natürlich, daß der freie Strömungsquerschnitt an der Einbindungsstelle eines linearen Leitelementes in den Rohrstutzen innerhalb des Leitelementes und um das Leitelement herum so groß ist, daß er ohne weiteres die in den Rohrstutzen eintretende Flüssigkeitsüberlaufmenge aus der Rinne aufnehmen kann. Die Überlaufeteilen im Rohrstutzen können Öffnungen in dessen Wand und zusätzlich Überlaufkerben an dessen Oberkante sein.
Die linearen Flüssigkeits-Leitelemente bestehen vorzugsweise aus Strängen von Drähten oder Fäden, die, von den unteren Enden ausgehend, an den Verzweigungsstellen jeweils gebündelt und gemeinsam im oberen Ende des Leitelementes zusammengefaßt sind. Dabei können bereits die unteren Enden aus multifilen Teilsträngen bestehen. Die zusammengefaßten oberen Enden sind diejenigen, die in die Überlauf-Rohrstutzen des Flüssigkeitsverteilers eingeführt sein können. Das zusammengefaßte obere Ende eines linearen Leitelementes weist dabei zwischen seinen einzelnen Teilsträngen freie Querschnitte auf, die der Flüssigkeitsableitung dienen.
Zur Vermeidung von Flüssigkeitsbewegungen und dabei auftretenden unterschiedlichen Flüssigkeitsspiegeln im Flüssigkeitsverteiler ist der Flüssigkeitsverteiler vorzugsweise kardanisch aufzuhängen und sind die linearen Flüssigkeits-Leitelemente des nachgeordneten Verteil-Adapters, die mit ihren unteren Enden mit je einer Aufgabestelle der Reaktionspackung verbunden sind, elastisch auszuführen. Die kardanische Aufhängung des Flüssigkeitsverteilers findet insbesondere dann Anwendung, wenn die am Aufstellungsort der Anordnung vorliegenden Bedingungen eine Flüssigkeitsbewegung im Flüssigkeitsverteiler induzieren können. Dies ist insbesondere der Fall bei beweglichem bzw. schwankendem Aufstellungsort. Beispiele für bewegliche bzw. schwankende Aufstellungsorte sind Schiffe oder Bohφlattformen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die kardanische Aufhängung für sich genommen schon erfinderisch ist und ohne weiteres mit den bereits bekannten, herkömmlichen Flüssigkeitsverteilern verwendet werden kann. Die unteren Enden der linearen Leitelemente sind erfindungsgemäß so angeordnet, daß sie den Aufgabepunkten der mit der Flüssigkeit zu beschickenden Reaktionspackung zugeordnet sind. Die unteren Enden der linearen Leitelemente und entsprechend die Aufgabepunkte der Reaktionspackung sind dabei vorzugsweise im gleichen polygonalen Raster in einer gedachten Querschnittsebene der Kolonne angeordnet. Hierbei kann es sich um ein Viereck-, insbesondere quadratisches Raster, ein Dreiecksraster oder ein hexagonales Raster handeln, wobei letzteres wieder auf ein Dreiecksraster zurückgeführt werden kann. Entsprechend liegen auch die Verzweigungspunkte der linearen Leitelemente des Adapters auf gedachten Rasteφunkten, die jedoch nicht mit denjenigen des Rasters der unteren Enden übereinstimmen müssen.
Die Ausführung des Adapters kann derart sein, daß in einem Verzweigungspunkt eines linearen Leitelementes der von oben kommende Strang durch seitliche Auslenkung aller Teilstränge aufgeteilt wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß ein Teilstrang in Richtung des ankommenden Stranges von oberhalb des Verzweigungspunktes weitergeführt wird. Dies kann den Vorteil haben, daß ein beibehaltener zentraler Teilstrang eines Leitelementes, wie weiter unten noch ausgeführt werden wird, für das Aufhängen und Aufspannen des Adaptersgebildes gleichzeitig mitbenutzt werden kann.
Gängige Ausführungsformen bestehen darin, daß ein lineares Leitelement im Verzweigungspunkt einer Stufe eine Aufteilung auf vier oder fünf Teilstränge aufweist, wobei vier der Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von 90° miteinander vom Verzweigungspunkt weggespreizt sind und der ggf. fünfte Teilstrang zentral weitergeführt ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform findet in einem Verzweigungspunkt einer Stufe des Adapters eine Aufteilung auf sechs oder sieben Teilstränge statt, wobei sechs der Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von 60° miteinander vom Verzweigungspunkt gespreizt sind und der ggf. siebte Teilstrang zentral weitergeführt ist.
Unter bestimmten Voraussetzungen kann eine Ausführung zweckmäßig sein, bei der insbesondere untere Teilstränge der stammbaumartigen Struktur benachbarter linearer Leitelemente zusammengeführt bzw. miteinander verbunden sind. Dies kann Vorteile für die gegenseitige Verbindung der einzelnen Leitelemente zu einer aufspannbaren Gesamtstruktur haben. Werden so zwei Teilstränge zusammengeführt, findet an diesen Stellen eine Verdoppelung der an sich auf die Einzelstränge aufgeteilten Flüssigkeitsströme statt. Dies kann durch eine dort vorgesehene nachfolgende individuelle Verzweigung wieder aufgehoben werden, so daß die unteren Enden des Verteil-Adapters dennoch gleiche Flüssigkeitsströme führen. Derartige Abweichungen von der Idealstruktur können erforderlich sein, wenn eine vorgegebene Flächenverteilung der Flüssigkeitsablaufstellen an eine bestimmte Rasterverteilung der Aufgabepunkte der zu berieselnden Packung anzupassen ist. Andererseits kann eine Wiederzusammenführung von Teilströmen des Adapters ohne nachfolgende Wiederaufteilung auch dann sinnvoll sein, wenn die Flüssigkeitsteilströme an die besonderen Belange einer bestimmten Packung angepaßt werden sollen, z.B. zum Kompensieren von Randproblemen einer Packung, weil dort an den folgenden Knotenpunkten der Packung im Wege der Quervermischung in der Packung keine Teilströme von außen wieder zugemischt werden. Wesentlich ist, daß am unteren Ende des Adapters definierte Teilströme erzeugt werden, deren Größe nicht dem Zufall der Strömungsverhältnisse überlassen bleibt.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Anordnung, bestehend aus einem Flüssigkeitsverteiler mit bestimmten Voraussetzungen und einem sich anschließenden Verteil-Adapter der beschriebenen Art in Verbindung mit unterschiedlichen, herkömmlichen Kolonnenpackungen verwendbar, insbesondere solchen, die an ihrer Oberseite ein gleichmäßiges Raster von Flüssigkeitsaufgabepunkten aufweisen.
Bevorzugt wird in Verbindung mit dem beschriebenen Verteil-Adapter jedoch eine Reaktionspackung verwendet, die einen ähnlichen Aufbau wie der Adapter und somit auch entsprechende Strömungsverhältnisse ermöglicht, jedoch nicht in weiterer Aufteilung der Flüssigkeitsströme, sondern im Sinne einer Verzweigung der Einzelströme an bestimmten Punkten und Vermischung der Teilströme mit denjenigen benachbarter Ströme. Demgemäß ist die beanspruchte Reaktionspackung ebenfalls aus linearen Flüssigkeits- Leitelementen aufgebaut, deren obere Flüssigkeits-Aufgabestellen an den Knotenpunkten eines gedachten, polygonalen Rasters, insbesondere eines Dreieckrasters, eines Viereckrasters oder eines hexagonalen Rasters liegen. Die linearen Leitelemente der Packung weisen nun nicht eine sich ständig weiter verzweigende Struktur auf, sondern bestehen aus allgemein senkrecht durch die Reiselkolonne verlaufenden Strängen aus Drähten oder Fäden, die in gleichmäßigen Abständen gebündelt sind und zwischen den Bündelpunkten in Teilstränge aufgespreizt sind, wobei aufgespreizte Teilstränge mit entsprechenden Teilsträngen benachbarter Stränge in Berührung stehen.
Zur besseren mechanischen Stabilisierung des Gebildes sind diese sich berührenden, benachbarten Teilstränge zweckmäßigerweise in den Berührungspunkten miteinander verbunden. Ähnlich wie beim Verteil-Adapter liegen hier die Bündelpunkte der Stränge jeweils in den Knotenpunkten einer Ebene eines gedachten polygonalen Rasters. Auch bei der Packung besteht ein Strang in bevorzugter Ausführungsform entweder aus vier oder fünf Teilsträngen, wobei vier Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von jeweils 90° zueinander von einem Bündelpunkt weggespreizt sind und der ggf. fünfte Teilstrang zentral weitergeführt ist, oder aus sechs oder sieben Teilsträngen, wobei entsprechend sechs Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von jeweils 60° miteinander von einem Bündelpunkt weggespreizt sind und der ggf. siebte Teilstrang zentral weitergeführt ist. Noch mehr als beim Verteil-Adapter kann der jeweils fünfte oder siebte Teilstrang, der im wesentlichen linear durch die Packung bzw. die Kolonne weitergeführt ist, zum Aufhängen und Spannen der Packung herangezogen werden.
In den Bündelpunkten der Packung können die Teilstränge eines Stranges in Parallelführung oder durch Bündelungshilfsmittel, wie beispielsweise Ringe, Schlaufen, miteinander verbunden sein. Die Teilstränge können in den Bündelungspunkten auch miteinander verdrillt sein. Eine möglichst gleichmäßige Aufteilung der Flüssigkeit in den Bündelpunkten auf die Teilstränge kann durch eine bestimmte Oberflächenstrukturierung der Drähte bzw. Fäden der linearen Leitelemente erzielt werden. Sorge ist dafür zu tragen, daß insbesondere dann, wenn auch ein zentraler Teilstrang weitergeführt wird, eine möglichst gleichmäßige Aufteilung der Flüssigkeit in den Bündelpunkten auf die Teilstränge erfolgt. Hierzu kann eine bestimmte Oberflächenstrukturierung der Drähte oder Fäden der linearen Leitelemente mit beitragen.
Die Berührungspunkte zwischen den Teilsträngen benachbarter Stränge liegen vorzugsweise jeweils in einer gedachten Ebene mittig zwischen zwei benachbarten Rasterebenen der Bündelpunkte. Sie können dabei in der Projektion gesehen in den Mittelpunkten der Flächen liegen, die durch das Raster der Bündelpunkte bestimmt sind.
Es ist nicht erforderlich, daß die Teilstränge von den Bündelpunkten weg zu ihren Berührungspunkten mit benachbarten Teilsträngen und auch wieder zurück zum nächsten Bündelpunkt geradlinig verlaufen. Sie können beispielsweise einen derart gekrümmten Verlauf aufweisen, wie er sich ergibt, wenn man ein verdrilltes Seil gegen die Drehrichtung an einer Stelle aufdreht. Bei Weiterführen eines zentralen Teilstranges kann dieser beispielsweise längengeschrumpft werden, so daß die aufgedrehte Seilstruktur an der Stelle erhalten bleibt. Demgemäß kann bei einer solchen Ausführungsform die Herstellung der Stränge der Packung ähnlich wie bei Spiralseilen erfolgen, indem um einen Kerndraht bzw. Kernfaden zusammengedrehte Drähte bzw. Fäden in regelmäßigen Abständen so gespreizt werden, daß durch eine spannungsfreie Fertigung zwischen Kerndraht bzw. Kernfaden und den gespreizten Drähten bzw. Fäden keine Rückfederung dieser bei ihrer Spannung zwischen oberen und unteren Halterungen der Packung erfolgt.
Um bestimmten Anforderungen zu genügen, können die Gitterstrukturen der Packung auch in bestimmten Höhenabschnitten der Packung unterschiedlich ausgeführt sein.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht nun in einer vorgefertigten Einbaueinheit für eine Kolonne, bei der die unteren Enden der linearen Leitelemente des Verteil-Adapters mit den oberen Enden der Stränge der Packung verbunden sind, wobei diese oberen Enden die Aufgabestellen der Packung für die Flüssigkeit sind. In besonders bevorzugter Ausführungsform sind die Stränge der Packung als untere Enden der linearen Leitelemente des Adapters weitergeführt und in den Verzweigungspunkten des Adapters stufenweise zusammengefaßt bis zu den zusammengefaßten oberen Enden, die den Flüssigkeitsablaufetellen des Verteilers zugeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine einheitliche zusammengesetzte Struktur, die vorgefertigt und anschließend in eine Kolonne eingehängt oder eingespannt werden kann. Wie weiter oben erwähnt, begünstigen zentral weitergeführte Teilstränge bzw. Drähte des Adapters und der Packung das Aufhängen einer solchen Einheit. Zur Breitenspreizung kann eine solche Struktur insbesondere am oberen, zweckmäßigerweise auch am unteren Ende der Packung selbst mit geeigneten Abstandshaltern zwischen den Strängen der Packung versehen sein. Es besteht auch die Möglichkeit, die Packung gegen die Innenwand der Kolonne zu verspannen. Je nachdem, ob eine Packung sich direkt an die Innenwand der Kolonne anlegt oder in ihr frei aufgespannt ist, kann es sinnvoll sein, horizontale schräggestellte Flüssigkeitsrückleitbänder oder am Umfang der Packung anliegende, quergewellte Plattenhälften vorzusehen, die entweder an der Kolonnenwand herablaufende Flüssigkeit oder seitlich von der Packung abtropfende Flüssigkeit wieder in deren Inneres zurückführen.
Die erfindungsgemäße Einbaueinheit aus Packung und Verteil-Adapter läßt sich im Bedarfsfalle nun auch vorteilhaft dadurch weiterbilden, daß am unteren Ende der Packung ein Sammel-Adapter vorgesehen ist, der einem auf den Kopf gestellten Verteil-Adapter entspricht und der Sammlung der abtropfenden Flüssigkeit auf eine Anzahl von bestimmten Sammelpunkten dient, die der Anzahl der Ablaufetellen des oberen Flüssigkeitsverteilers entsprechen kann. In gleicher Weise können unter der Packung dann Sammelrinnen angeordnet werden, in die die Ablaufetellen des Sammel-Adapters münden. Zweckmäßigerweise ist natürlich auch ein solcher Sammel-Adapter einstückig mit der Packung ausgeführt, indem deren Stränge im Sammel-Adapter weitergeführt und stufenweise zusammengefaßt sind.
In bestimmten Anwendungsfallen, beispielsweise bei der Zwischeneinführung von Flüssigkeit und/oder eines Dampfes bzw. Gases in eine Kolonne, wird der Kolonnenraum dadurch freigehalten, daß man beispielsweise zwei Einbaueinheiten, bestehend jeweils aus Packung, Verteil-Adapter und Sammel- Adapter übereinander in einer Kolonne anordnet. Die vom Sammel-Adapter der oberen Packung gesammelte Flüssigkeit wird dann im Verteil-Adapter der unteren Einheit wieder auf die untere Packung verteilt.
Allgemein können die Drähte oder Fäden der linearen Flüssigkeitselemente bzw. die aus diesen gebildeten Stränge im Bedarfsfall beispielsweise elektrisch leitend und/oder mit katalytischer Wirkung ausgestattet sein. Die linearen Leitelemente sowohl der Adapter wie auch der Packung können aus jeglichen Materialien bestehen, die sich in Drähte oder Fäden verarbeiten lassen, insbesondere aus metallischem Material oder einem nichtmetallischen Material wie einem Kunststoff, Glasfasern oder Kohlefasern. Auch können, wie bereits weiter oben erwähnt, die Drähte und Fäden unterschiedliche Strukturen aufweisen. Sie können monofil oder multifil ausgebildet sein, aus versponnenen Fasern (Filamenten) bestehen, verdrillt oder gespreizt ausgebildet sein oder eine bestimmte Strukturierung aufweisen, wozu auch Maschenketten zu rechnen sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den anliegenden Zeichnungsblättern enthaltenen Figuren im einzelnen noch näher erläutert. In den Figuren stellen dar:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch den oberen Teil einer
Reaktions- bzw. Rieselkolonne mit einem Flüssigkeits- Verteiler, einem sich an diesen anschließenden Verteil-Adapter für die Flüssigkeit und den oberen Aufgabeteil einer regelmäßigen Kolonnenpackung ;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Kolonneneinbauten einer
Kolonne nach Fig. 1 und der darunterliegenden gedachten quadratischen Rasterebene der Reaktionspackung;
Fig. 3 die schematische Seitenansicht des strukturellen Aufbaus eines linearen Flüssigkeits-Leitelementes eines Verteil-Adapters mit konsequenter Flüssigkeitsaufteilung auf jeweils sieben Teilströmen in einem Verzweigungspunkt;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Struktur nach Fig. 3 mit der
Rasterverteilung der Enden des linearen Leitelementes;
Fig. 5 die schematische Seitenansicht einer anderen Struktur eines linearen Flüssigkeits-Leitelementes eines Verteil-Adapters mit jeweiliger Aufteilung auf vier Teilströme in den Verzweigungspunkten und Wiederzusammenführung von Teilströmen in den unteren Bereichen des Leitelementes;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Struktur nach Fig. 5;
Fig. 7a die schematische Seitenansicht eines Teilausschnittes der
Struktur einer dreidimensionalen, geordneten Reaktionspackung mit Gitteraufbau und hexagonalem Gitter;
Fig. 7b eine Draufsicht auf den Ausschnitt gemäß Fig. 7a;
Fig. 7c perspektivische, schematische Ansicht eines Teilausschnittes der
Struktur einer dreidimensionalen, geordneten Reaktionspackung mit Gitteraufbau und viereckigem Raster;
Fig. 7d perspektivische, schematische Ansicht eines Teilausschnittes der
Struktur einer dreidimensionalen, geordneten Reaktionspackung mit Gitteraufbau und dreieckigem Raster;
Fig. 8a einen Ausschnitt einer anderen Ausführungsform eines Stranges einer Reaktionspackung in Seitenansicht;
Fig. 8b eine Draufsicht auf den Ausschnitt gemäß Fig. 8a;
Fig. 9a einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Stranges einer Reaktionspackung;
Fig. 9b einen schematischen Querschnitt durch den Strang nach Fig. 9a; O 01/28648
18
Fig. 10 einen schematischen Längsschnitt durch eine Rinne des
Flüssigkeits- Verteilers mit der Anbindung des oberen Endes eines linearen Flüssigkeits-Leitelementes des Verteil-Adapters im Verteiler;
Fig. 11 eine schematische Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 10;
Fig. 12 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Reaktionskolonne.
Das Verfahren und die Anordnung zur Verteilung aufgegebener Flüssigkeit in einer Riesel- oder Reaktionskolonne werden anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Figur 1 zeigt in schematischem Längsschnitt bzw. schematischer Seitenansicht den oberen Teil einer Kolonne 2 mit einem Flüssigkeitsverteiler 4, einem darunter befindlichen Verteil-Adapter 6 für die weitere Aufteilung der Flüssigkeit in eine Vielzahl von Teilströmen, die dann einer regelmäßig strukturierten Reaktionspackung 8 zugeführt werden. In Figur 2 ist lediglich die Rasterstruktur der Bündelpunkte dieser Packung 8 im Kolonnenquerschnitt zu sehen.
Der dargestellte Flüssigkeits- Verteiler 4 weist ein System von Verteilerrinnen 10 auf, denen Flüssigkeit über einen Einlaufstutzen 12 zugeführt wird. Die Verteilerrinnen 10 weisen eine begrenzte Anzahl von Flüssigkeits-Ablaufetellen 14 auf.
Die Ablaufeteilen von Verteilerrinnen stehen üblicherweise unter dem Druck von im wesentlichen gleichen statischen Flüssigkeitssäulen, wodurch - ebenfalls gleiche Ablaufquerschnitte der Ablaufetellen vorausgesetzt - Ablaufmengen pro Ablaufetelle erzielt werden können, die sich bei Einhalten bestimmter Voraussetzungen nur wenig voneinander unterscheiden. Um eine auch im folgenden gute Flüssigkeitsverteilung zu erzielen, werden Ablaufmengen angestrebt, die sich von Ablaufetelle zu Ablaufeteile um nicht mehr als +. 5 % unterscheiden. Hierfür ist je nach Genauigkeitsanforderung eine Mindestflüssigkeitssäule in den Verteilerrinnen erforderlich, für die Beispiele weiter oben bereits angegeben wurden. Verteilerrinnen mit Ablaufetellen in Form von Überläufen und die mit ihnen erreichbaren Genauigkeiten sind bekannt. Als Flüssigkeits- Verteiler 4 kann daher eine jede solche, auch bekannte Einrichtung verwendet werden, die die aufgezeigten Genauigkeitsanforderungen erfüllt. Die in Fig. 1 dargestellten Überlaufanordnungen sind jedoch besonderer Art und in diesem Zusammenhang neu. Sie sind an das nachfolgende System des Verteil-Adapters 6 angepaßt und werden im einzelnen noch weiter unten in Verbindung mit den Figuren 10 und 11 beschrieben.
Sollen im Flüssigkeits- Verteiler 4 bestimmte Toleranzgrenzen zwischen den Ablaufeteilen 14 eingehalten werden, ist eine bestimmte Flüssigkeitsstauhöhe in den Verteilerrinnen 10 erforderlich. Dies bedingt wiederum, daß die Anzahl der Ablaufetellen 14 technisch begrenzt ist, weil bei einer Erhöhung der Anzahl der Kolonne zu viel Flüssigkeit zugeführt würde.
Der weiteren Aufteilung der aus den Ablaufetellen 14 austretenden Flüssigkeit dient der nachgeschaltete Verteil-Adapter 6, mit dem die aus den Ablaufeteilen 14 austretende Flüssigkeit auf packungsgerechte Teilströme aufgeteilt wird, deren Anzahl die Anzahl der Ablaufetellen 14 um ein Vielfaches überschreitet. Die Reaktionspackung 8 ist im speziellen Fall so strukturiert, daß sie eine Vielzahl diskreter Flüssigkeitsaufgabepunkte 18 aufweist, von denen jedem ein Teilstrom des Adapters 6 zugeführt werden soll.
Die Struktur eines solchen Flüssigkeits- Verteil-Adapters 6 und die Aufteilung der ihm zugeführten Flüssigkeit in Teilströme wird im folgenden anhand der Figuren 3 bis 6 erläutert. Der Adapter 6 weist eine Anzahl linearer Flüssigkeits-Leitelemente 20 auf (siehe noch Fig. 1), von denen je eines oder eine Gruppe von ihnen einer Flüssigkeitsablaufstelle 14 des Verteilers 4 zugeordnet ist. Ein solches lineares Flüssigkeits-Leitelement 20 ist in einer bestimmten Ausführungsform in seiner schematischen Struktur in Figur 3 in seitlicher Ansicht und in Figur 4 in schematischer Draufsicht dargestellt. Es weist ein oberes Ende 22 auf, mit dem es an dem Flüssigkeits- Verteiler 4 angebunden ist, und eine Vielzahl von unteren Enden 24. Zwischen dem oberen Ende 22 und den unteren Enden 24 befinden sich in mehreren Stufen Verzweigungspunkte 26, die je nach Stufe in Figur 3 mit 26a, 26b und 26c bezeichnet sind. In jedem Verzweigungspunkt wird im gezeigten Ausführungsbeispiel der ankommende Flüssigkeitsstrom in sieben Teilströme aufgeteilt. Diese sieben Zweige sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 3 nicht alle dargestellt bzw. nicht sichtbar, weil sie sich in der Seitenansicht zum Teil überdecken, die Aufteilung geht aber aus der Draufsicht der Figur 4 hervor. Von den sieben Teilströmen jedes Verzweigungspunktes werden in der Projektion gesehen jeweils sechs unter Winkeln von 60° in Richtung auf einen weiteren Verzweigungspunkt oder schließlich auf die Aufgabepunkte der Reaktionspackung vom Verzweigungspunkt weggeleitet, wobei die Zielpunkte dieser Teilströme ein regelmäßiges Sechseck bilden, während der siebte Teilstrom zentral weiter nach unten geleitet wird und den Mittelpunkt des Sechsecks bildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel findet damit eine Aufteilung des am oberen Ende 22 des linearen Leitelementes 20 ankommenden Flüssigkeitsstromes mit dreistufiger Verteilung auf jeweils sieben Teilströme in eine endgültige Verteilung auf 73, d.h. also 343 Teilströme statt, die in dem regelmäßigen Raster der Figur 4 angeordnet sind. Man kann dieses Raster als ein hexagonales Raster bezeichnen, da im dargestellten Beispiel die Aufteilung in jedem Verzweigungspunkt jedoch noch einen zentral weitergeführten Strom hat, der im Mittelpunkt eines Sechsecks liegt, kann dieses Sechseckraster vereinfacht auch auf ein Dreieckraster zurückgeführt werden. Aus Figur 4 geht hervor, daß mittels des linearen Leitelementes 20 eine konsequente Aufteilung des ankommenden Flüssigkeitsstromes auf die unteren Enden 24 des Leitelementes 20 erfolgt, die gemäß Figur 4 alle ebenfalls den zugrundeliegenden Dreieckrasterabstand von den unteren Enden eines benachbarten Zweiges einhalten. Das bedeutet eine konsequente Flüssigkeitsaufteilung in im wesentlichen gleiche Teilströme.
Als lineare Leitelemente sind die dargestellten Strukturen deshalb beschrieben, weil in jedem Verzweigungspunkt die Aufteilung eines ankommenden Flüssigkeitsstromes in eine diskrete Anzahl von im wesentlichen gleichen Teilströmen vorgenommen wird, die entlang des Elementes bis zum nächsten Verzweigungspunkt oder bis zu ihrem Zielpunkt weiterfließen, ohne sich auf ihrem Zwischenweg Undefiniert ändern oder verteilen zu können. Im Falle des Verteil-Adapters werden die Leitelemente zwischen den einzelnen Verzweigungspunkten in der Regel geradlinig verlaufen, dies ist aber nicht Bedingung.
Die Leitelemente selbst können aus einer Vielzahl von geeigneten Materialien in Form von Drähten oder Fäden ausgebildet sein, wie sie weiter unten in Zusammenhang mit der entsprechend ausgebildeten Reaktionspackung noch beschrieben werden. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 bestehen die Leitelemente entweder aus einzelnen Drähten oder Fäden oder bereits aus dünnen, insbesondere verdrillten Strängen aus Drähten oder Fäden. Diese Stränge der untersten Ebene sind durch das ganze lineare Leitelement hindurchgeführt und in den Verzweigungspunkten 26 jeweils zusammengefügt, etwa durch Verdrillung oder Halterungen und bilden dann alle gemeinsam den Hauptstrang des oberen Endes 22 des Leitelementes 20.
Für das Aufhängen oder Aufspannen eines in sich nicht steifen linearen Leitelementes oder einer gesamten, einen Verteil-Adapter bildenden Gruppe von Leitelementen kann es zweckmäßig sein, die in den einzelnen Verzweigungspunkten jeweils zentral nach unten weitergeführten Teilstränge bzw. die Verzweigungspunkte mit nach oben weitergeführten Aufhänge- oder Stützelementen zu versehen, denen jedoch keine Flüssigkeit zugeführt wird.
In den Figuren 5 und 6 ist ein etwas anderer Aufbau eines linearen Leitelementes eines Verteil-Adapters in seiner Struktur dargestellt. Das Leitelement ist fünfetufig verzweigt. Es unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 u.a. dadurch, daß in den Verzweigungspunkten 28a, 28b, 28c und 28d der oberen Stufen eine Aufteilung auf je sechs Teilströme zwar auch in einem hexagonalen Raster erfolgt, es fehlt aber der zentral weitergeführte Mittelstrang. Weiterhin sind von den Verzweigungspunkten 28b der zweiten Stufe an Teilstränge miteinander querverbunden. Die dadurch erfolgende Wiederzusammenführung von Teilströmen, aber anschließende Wiederaufteilung, hat den Vorteil, daß bei der Vöraufteilung eventuell entstandene Ungleichheiten zum Teil wieder ausgeglichen werden können. Im Endeffekt entstehen aber wieder gleiche Teilströme. In den Verzweigungspunkten 28e der letzten Stufe findet nur noch eine Aufteilung in jeweils drei Teilströme statt. Hierdurch kann die Anzahl der unteren Enden 24 des linearen Leitelementes an die Anzahl der zu versorgenden Aufgabestellen 18 der angeschlossenen Packung angepaßt werden.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen Teilmerkmale der Reaktionspackung 8. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die unteren Enden des Verteil-Adapters 6 mit den Aufgabepunkten 18 der Packung 8 verbunden. Wie aus Figur 1 weiter hervorgeht, sind, von unten ausgehend, die Teilstränge der linearen Leitelemente 20 des Adapters 6 in den einzelnen Verzweigungspunkten zusammengeführt, so daß sie am oberen Ende 22 eines linearen Leitelementes 20 einen zusammengefaßten, gemeinsamen Strang bilden. Wie bereits erwähnt, bestehen jedoch bereits auch die unteren Enden 24 des linearen Leitelementes 20 aus Teilsträngen mit mehreren Drähten oder Fäden. Diese Teilstränge der unteren Enden 24 des Adapters 6 sind nun unmittelbar als Stränge der regelmäßigen dreidimensionalen Reaktionspackung durch deren Aufgabestellen 18 weitergeführt, so daß ein aus dem Adapter 6 ablaufender Flüssigkeitsteilstrom an der Aufgabestelle ohne Unterbrechung von dem gleichen Strang bzw. Leitelement in die Packung hinein weitergeführt wird.
Die Figuren 7a und 7b zeigen einen Ausschnitt aus der Packung 8 in Seitenansicht und Draufsicht. Die Packung selbst besteht wie der Adapter für die Flüssigkeitsverteilung ausschließlich aus linearen Flüssigkeits- Leitelementen, die eine vernetzte Struktur bilden. Aufgebaut ist die Packung aus einer Vielzahl im wesentlichen parallel zueinander und senkrecht verlaufender Stränge 30, die jeder aus mehreren Drähten, Fäden oder dergleichen bestehen. Die Stränge 30 weisen in regelmäßigen Abständen Bündelpunkte 32 auf. Diese Bündelpunkte 32 liegen jeweils in einer gemeinsamen gedachten Ebene, und in dieser Ebene verteilt auf den Knotenpunkten eines polygonalen Rasters, im Ausführungsbeispiel eines hexagonalen Rasters. Zwischen den Bündelpunkten 32 sind die Stränge 30 in Teilstränge 34 aufgespreizt. Wie sich aus Figur 7b ergibt, sind von jedem Bündelpunkt 32 ausgehend sechs Teilstränge 34 unter Winkeln von 60° miteinander schräg nach außen und unten weggespreizt. Diese weggespreizten Teilstränge stehen nun in Berührungspunkten 36 mit ebenfalls weggespreizten Teilsträngen benachbarter Stränge 30 in Verbindung. Von den Berührungspunkten 36 sind die Teilstränge dann zu den Bündelpunkten 32 der nächst unteren Rasterebene zurückgeführt.
Ein auf einen Strang 30 aufgegebener Flüssigkeitsstrom wird in den Bündelpunkten 32 auf die vorhandene Anzahl von Teilsträngen 34 aufgeteilt. In den Berührungspunkten 36 laufen derart aufgeteilte Teilströme von mehreren Strängen zusammen, vermischen sich und gleichen sich aus und werden wieder in eine gleiche Anzahl von Teilströmen aufgeteilt, die dann in den Bündelpunkten 32 mit entsprechenden anderen Teilströmen eines Stranges wieder zusammengeführt werden. Dadurch läuft an einem Strang 30 ein im wesentlichen konstanter Flüssigkeitsstrom durch die gesamte Packung, wobei jedoch in den Berührungspunkten 36 eine Quervermischung bzw. ein Konzentrationsausgleich mit benachbarten Strömen stattfindet.
Fig. 7c ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes aus der Reaktionspackung 8. Bei dem in Fig. 7c gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Bündelpunkte 32 jeweils in einer gemeinsamen, gedachten Ebene und fallen mit den Knotenpunkten eines viereckigen, in dieser Ebene liegenden Rasters zusammen. Ebenfalls zu erkennen ist, daß die Berührungspunkte 36 zwischen den Teilsträngen 34 benachbarter Stränge 30 in einer Ebene zwischen den horizontalen Rasterebenen liegen. In dieser Ebene bilden die Berührungspunkte 36 ebenfalls ein Raster, das wie das Raster der Bündelpunkte 32 ein viereckiges Raster ist, wobei die beiden Raster in horizontaler Richtung gegeneinander so verschoben sind, daß die Knotenpunkte des durch die Berührungspunkte 36 gebildeten Rasters in der Projektion die Mittelpunkte der Flächen des durch die Bündelpunkte 32 gebildeten Rasters bilden. Die obersten in Fig. 7c gezeigten Bündelpunkte 32, d.h. die Bündelpunkte 32 der obersten Rasterebene der Reaktionspackung können als Aufgabestellen 18 für die Flüssigkeit ausgebildet sein.
Fig. 7d ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes aus der Reaktionspackung 8. Bei dem in Fig. 7d gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Bündelpunkte 32 jeweils in einer gemeinsamen, gedachten Ebene und fallen mit den Knotenpunkten eines dreieckigen, in dieser Ebene liegenden Rasters zusammen. Ebenfalls zu erkennen ist, daß die Berührungspunkte 36 zwischen den Teilsträngen 34 benachbarter Stränge 30 in einer Ebene zwischen den horizontalen Rasterebenen liegen. In dieser Ebene bilden die Berührungspunkte 36 ebenfalls ein Raster, das in horizontaler Richtung gegenüber dem Raster der Bündelpunkte 32 verschoben ist. Die obersten in Fig. 7d gezeigten Bündelpunkte 32, d.h. die Bündelpunkte 32 der obersten Rasterebene der Reaktionspackung können als Aufgabestellen 18 für die Flüssigkeit ausgebildet sein.
Die Stränge 30 der Packung können auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. In den Figuren 8a und 8b ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die einzelnen Teilstränge 34 eines Stranges 30 in den Bündelpunkten 30 durch Bündelungshilfemittel in Form von Ringen 38 zusammengehalten sind. Dabei sind die Teilstränge 34 in den Bündelpunkten 32 parallel geführt und zusammengefaßt. Eine andere Ausführungsform ist in den Figuren 9a und 9b dargestellt. Hier ist ein Strang 40 in Form eines gedrillten Seiles ausgebildet. Zwischen den Bündelpunkten 32, in denen dieses Seil in seiner ursprünglichen Struktur belassen ist, ist es gegen seine Verdrillrichtung aufgedreht, so daß die einzelnen Teilstränge 42 sich im Bogen nach außen wegspreizen. Dieser Zustand kann beispielsweise bei einem Strang aus Kunststoffdrähten durch thermische Behandlung oder ähnliche Maßnahmen fixiert werden.
Aus Figur 9a ist erkennbar, daß bei der dortigen Ausführungsform neben den ausgespreizten Teilsträngen 42 ein mittlerer Teilstrang 44 zentral weitergeführt ist. Diese Ausführungsform hat sowohl herstellungs- wie auch anwendungstechnische Vorteile. Es sei darauf hingewiesen, daß auch bei den Ausführungsformen der Figuren 7a, 7b und 8 ein zentral weitergeführter, mittlerer Teilstrang 44 vorhanden ist. Er ist in der zeichnerischen Darstellung jedoch dort nicht sichtbar. Ausführungsformen ohne Mittelstrang (44) sind aber auch möglich.
Beispielsweise bei der Ausführungsform der Figur 9 kann der mittlere Teilstrang 44 als eine sog. Kerneinlage ausgebildet sein, wie sie in der Seilherstellungstechnik üblich ist. Die Herstellung eines Stranges gemäß Figur 9 kann beispielsweise derart erfolgen, daß die zusammengedrehten oder nebeneinander um die Kerneinlage angeordneten Drähte bzw. Fäden in regelmäßigen Abständen gespreizt werden, wobei die Kerneinlage zwischen den Bündelpunkten 32 durch Wellung, Stauchung oder andere Maßnahmen so verkürzt wird, daß bei Spannung der Stränge aus dünnen Drähten oder Fäden im Einbauzustand in einer Kolonne eine Rückfederung der gespreizten Teilstränge durch die Kerneinlage verhindert wird. Der mittlere Teilstrang 44 bzw. die Kerneinlage hat damit nicht nur herstellungstechnische Vorteile, er kann beim Einbau der Packung die Zugkräfte für deren Aufspannung aufnehmen.
In den Figuren 10 und 11 ist nunmehr die spezielle Ausführungsform der Anbindung des oberen Endes 22 eines Stranges des Flüssigkeits-Verteil- Adapters 6 an den Flüssigkeits- Verteiler 4 im einzelnen dargestellt. In den Boden der Verteilerrinne 10 ist ein Rohrstutzen 46 eingesetzt. In diesen ist von unten das strangartig zusammengefaßte obere Ende 22 eines verzweigten linearen Leitelementes 20 des Flüssigkeits-Verteil-Adapters 6 eingeführt und in geeigneter Weise darin gehaltert. Der Rohrstutzen 46 ist in unterschiedlichen Höhen mit Überlauflöchern 48 versehen, durch die je nach Flüssigkeitsstau in der Rinne 10 Flüssigkeit in den Rohrstutzen 46 hinein überläuft. Bei noch höherem Flüssigkeitsstand kann die Flüssigkeit auch über die Oberkante des Rohrstutzens 46 in diesen hinein überlaufen, wofür zweckmäßigerweise in der Oberkante geeignete (nicht dargestellte) Überlaufkerben vorgesehen sein können.
Die übergelaufene Flüssigkeit gelangt auf das obere Ende 22 des aus einer Vielzahl von Fäden oder Drähten zu einem Strang zusammengefaßten linearen Flüssigkeits-Leitelementes. Der Querschnitt dieses Stranges hat im allgemeinen genügend Hohlräume zwischen den Drähten und Fäden, wenn diese beispielsweise mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind, so daß die Flüssigkeit durch diese Hohlräume an den Drähten und Fäden des Stranges hinabfließen kann. Sollten diese Querschnittshohlräume bei hohen Flüssigkeitsaufgabemengen nicht ausreichen, kann beispielsweise zwischen Rohrstutzen 46 und dem Strang ein gewisser Ringraum offen gelassen werden, so daß Flüssigkeit zusätzlich auch noch an der Außenfläche des Stranges ablaufen kann. Ist die aufgegebene Flüssigkeitsmenge sehr klein, kann es sein, daß der freie Querschnitt in dem Draht- oder Fadenstrang zu groß ist, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf die einzelnen Drähte und Fäden nicht gewährleistet ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wie im Ausführungsbeispiel der Figuren 10 und 11 dargestellt, auf das obere Ende 22 des Stranges eine Drosselscheibe 50 aufzulegen. Eine solche Drosselscheibe 50 kann als Ringplättchen ausgebildet sein, welches den Strangquerschnitt teilweise abdeckt, die Drosselscheibe kann aber auch als Filteφlättchen, beispielsweise aus einem Sintermetall ausgebildet sein, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Strömungsverteilung über den Draht- oder Fadenstrang erzeugen läßt. Darüber hinaus kann ein Filteφlättchen 51 zusätzlich zu einer Drosselscheibe 50 und mit ihr zusammenwirkend angeordnet sein.
Zur Vermeidung von Verstopfungen der freien Querschnitte zwischen den einzelnen Teilsträngen durch nicht mittels Filtration abscheidbare Feststoffteilchen aus der Flüssigkeit kann zusätzlich durch eine Querströmung der Flüssigkeit über die Filteφlättchen das Absetzen dieser Feststoffteilchen vermieden werden, indem ein Teil der den einzelnen Strängen zugeführten Flüssigkeit über in die einzelnen Rohrstutzen 46 jeweils eingesetzte Absaugrohre 52 im Kreislauf gepumpt wird. Hierdurch besteht auch die Möglichkeit, bei kleinen auf die Kolonne aufzugebenden Flüssigkeitsmengen den Überlauf-Rohrstutzen 46 größere Flüssigkeitsmengen zuzuführen und so die durch Herstellung, Montage und Flüssigkeitsgefälle der Flüssigkeitsverteiler 10 nicht vermeidbaren Abweichungen durch höhere Flüssigkeitssäulen über den Abläufen auszugleichen und die Ablaufmengen über den Verteiladapter zu regeln.
Figur 12 zeigt schematisch einen vertikalen Schnitt eines Ausführungsbeispieles einer Reaktionskolonne, bei der Flüssigkeit über den Einlaufstutzen 12 am oberen Ende der Reaktionskolonne 2 zugeführt wird, die nach Durchlaufen der Reaktionskolonne diese über den Ablauf 9 am unteren Ende der Reaktionskolonne 2 verläßt. Durch eine am unteren Ende der Reaktionskolonne 2 angeordnete Zugangsöffnung 13 wird Gas in die Reaktionskolonne 2 eingeleitet, welches die Reaktionskolonne durch die am oberen Ende befindliche Auslaßöffnung 11 verläßt. Somit durchlaufen die Flüssigkeit einerseits und das Gas andererseits die Reaktionskolonne 2 in entgegengesetzter Richtung, wobei es bei den entgegengesetzten Strömungsvorgängen zu einem Stoff- und/oder Energieaustausch kommt. Die über den Einlaufstutzen 12 zugeführte Flüssigkeit gelangt zunächst in einen Flüssigkeitsverteiler 4, der an seinen Seiten Flüssigkeitsverteilerrohre 4' aufweist, über die die Flüssigkeit zu den Ablaufeteilen 14 des Flüssigkeitsverteilers 4 gelangt. Es schließt sich ein Flüssigkeitsverteiladapter 6 an, über den die ablaufende Flüssigkeit auf eine Vielzahl von Aufgabestellen 18 der Reaktionspackung 8 verteilt wird. Der Adapter 6 besteht aus linearen Flüssigkeitselementen 20, die stufenweise weiterverzweigt sind und so den aus einer Ablaufetelle 14 zugeführten Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl gleicher Teilströme aufteilt. In dem in Figur 12 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Flüssigkeit nach Durchlaufen der ersten Reaktionspackung 8 mittels eines unterhalb der Reaktionspackung 8 angeordneten Sammel-Adapters 5 wieder zusammengeführt. Im Prinzip handelt es sich bei dem Sammel-Adapter 5 um einen auf den Kopf gestellten Verteil- Adapter 6. An den Sammel-Adapter 5 schließt sich ein zweites Mal ein Verteil-Adapter 6 an, wobei Sammel-Adapter 5 und Verteil-Adapter 6 über Verbindungs-Leitelemente 100 verbunden sind. Die über den Verteil-Adapter 6 in Teilströme aufgeteilte Flüssigkeit durchläuft aufgebracht auf die Aufgabestellen 18 der zweiten Reaktionspackung 8 ein zweites Mal eine Reaktionspackung 8, an deren Ende sie wiederum durch einen Sammeladapter 5 zusammengeführt wird und schließlich den Sammel-Adapter 4 über die an seinem unteren Ende angebrachten Leitelemente verläßt, um daraufhin die gesamte Reaktionskolonne 2 über den Auslaß 9 zu verlassen. Es sei noch einmal auf die Figur 1 Bezug genommen. Wie bereits oben erwähnt, ist die dort dargestellte Kombination aus einem Flüssigkeitsverteiladapter 6 und einer Reaktionspackung 8 einstückig ausgeführt und mit geeigneten Mitteln in der Kolonne 2 aufgespannt und mit den oberen Enden 22 des Adapters 6 an den Flüssigkeitsverteiler 4 angebunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Packung 8 bis an die Wand der Kolonne 2. Um zu vermeiden, daß eine Flüssigkeitsbachbildung an der Kolonnenwand stattfindet, sind an dieser in Abständen schräg nach unten und innen gerichtete Ableitbänder 56 vorgesehen, die Flüssigkeit von der Kolonnenwand in die Packung hinein zurückleiten. Insbesondere wenn die Packung nicht den gesamten Kolonnenquerschnitt ausfüllt, können solche Ableitbänder auch unmittelbar am Packungsumfang vorgesehen werden, um Randströmungen in die Packung hinein zurückzuleiten. Zum Aufspannen der Packung in der Kolonne können an der Packung, und zwar zweckmäßigerweise in deren oberstem Bereich zwischen den Bündelpunkten, die die Flüssigkeitsaufgabestellen 18 bilden, horizontale, möglichst nicht flüssigkeitsführende Querverbindungen vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Packung in horizontaler Richtung gespreizt und aufgespannt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Stoff- und/oder Energieaustausch in einer Rieselkolonne (2), bei dem der Kolonne zu verrieselnde Flüssigkeit zur gleichmäßigen Verteilung über eine aus Mengenkonstanzgründen technisch begrenzte Anzahl gleichartiger, insbesondere querschnittsgleicher und unter im wesentlichen gleichem statischen Druck, insbesondere im wesentlichen unter gleicher statischer Flüssigkeitssäule stehender Ablaufetellen (14) eines Flüssigkeits- Verteilers (4) zugeführt wird und die von dieser begrenzten Anzahl von Ablaufetellen (14) ablaufenden Flüssigkeitsströme mehrstufig über parallel angeordnete Verzweigungen (26, 28) in eine die Anzahl der Ablaufeteilen (14) des Verteilers (4) wesentlich übersteigende Vielzahl geleiteter Teilströme aufgeteilt und jeder dieser Teilströme einer der über den Querschnitt einer in der Kolonne (2) angeordneten dreidimensionalen Reaktionspackung (8) verteilten Flüssigkeits-Aufgabestellen (18) dieser Reaktionspackung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils entstehenden Teilströme nicht wieder mit anderen Teilströmen zusammengeführt werden und das Verhältnis der Aufgabestellen (18) zu den Ablaufetellen (14) so gewählt wird, daß die Anzahl der Aufgabestellen (18) ein ganzzahliges Vielfaches der Ablaufeteilen (14) bildet.
3. Anordnung für die Verteilung der Flüssigkeit in einer Reaktionskolonne (2) auf eine Vielzahl von in einem im wesentlichen regelmäßigen Raster über einen Querschnittsbereich der Kolonne (2) verteilten Flüssigkeitsaufgabestellen (18) an der Oberseite einer in der Kolonne angeordneten dreidimensionalen Reaktionspackung (8), mit einem Flüssigkeitsverteiler (4) mit einer Anzahl von gleichartigen Ablaufetellen (14) für die Flüssigkeit, die alle mit einem im wesentlichen gleichen statischen Flüssigkeitsdruck, insbesondere mit einer im wesentlichen gleichen Flüssigkeitsstauhöhe beaufschlagbar sind, und mit einem dem Verteiler nachgeordneten Verteil-Adapter (6) mit linearen Flüssigkeits-Leitelementen (20) mit jeweils einem oberen (22) und einer Mehrzahl von unteren Enden (24), wobei diese Flüssigkeitsleitelemente (20) zwischen ihrem oberen (22) und ihren unteren Enden (24) mehrstufig, insbesondere drei- bis siebenfach in einer Stufe (26, 28) verzweigt sind, und die oberen Enden (22) einzeln oder in gleichen Gruppen von mehreren einer Ablaufeteile (14) des Verteilers (4) und die unteren Enden (24) je einer Aufgabestelle (18) der Reaktionspackung (8) zugeordnet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeits-Verteiler (4) unter Umgebungsdruck stehende Verteilerrinnen (10) aufweist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufetellen (14) Überlaufstellen der Verteilerrinnen (10) sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ablaufetellen (14) des Verteilers (4) zugeordneten linearen Leitelemente (20) mit ihren oberen Enden (22) unter in den Seitenwänden der Verteilerrinnen angeordneten Überlaufstellen angebracht sind.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ablaufetellen (14) des Verteilers (4) zugeordneten linearen Leitelemente (20) in Rohrstutzen (46) eingeführt sind, die von unten in die Verteilerrinnen (10) hineinragen, und daß an diesen Rohrstutzen (46) die Überlaufstellen (48) der Verteilerrinnen (10) angeordnet sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlaufstellen Kerben in den Oberkanten dieser Rohrstutzen und/oder seitliche Einlauföffhungen (48) in den Rohrstutzen (46) aufweisen.
9. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Leitelemente (20) aus Strängen von Drähten oder Fäden gebildet sind, und, von den unteren Enden (24) ausgehend, an den Verzweigungsstellen (26, 28) jeweils gebündelt sind und gemeinsam im oberen Ende (22) des Leitelementes (20) zusammengefaßt sind, wobei die linearen Leitelemente (20) an ihren unteren Enden (24) aus monofilen oder aus multifilen Teilsträngen bestehen.
10. Anordnung nach Anspruch 9, zurückbezogen auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge eines linearen Leitelementes (20) am oberen Ende (22) unter Erhalt offener Querschnittsbereiche in einen dieser Rohrstutzen (46) des Verteilers (4) durch dessen Boden eingeführt und in dem Rohrstutzen (46) gehaltert sind.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Strömungsquerschnitt eines Stranges (20, 22) durch einen auf die Stirnseite seines oberen Endes aufgelegten Strömungsbegrenzer, insbesondere in Form einer Drosselscheibe (50) und/oder eines Filteφlättchens (51), beispielsweise aus Sintermetall, begrenzt ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohrstutzen (46), insbesondere oberhalb der Stränge, Absaugrohre (52) zum Absaugen farbstoffhaltiger oder überschüssiger Flüssigkeit vorgesehen sind.
13. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverteiler (4) kardanisch aufgehängt ist und die linearen Flüssigkeits-Leitelemente (20) des nachgeordneten Verteil-Adapters (6), die mit ihren unteren Enden (24) mit je einer Aufgabestelle (18) der Reaktionspackung (8) verbunden sind, elastisch sind.
14. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3-13, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden (24) aller linearen Leitelemente (20), insbesondere in Übereinstimmung mit den Aufgabestellen (18) der Reaktionspackung (8), auf den Knotenpunkten eines in einer Horizontalebene der Kolonne gedachten polygonalen Rasters, insbesondere eines Dreieckrasters, eines Viereckrasters oder eines hexagonalen Rasters liegen.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Verzweigungspunkte (26, 28) jeder Stufe der linearen Leitelemente (20) des Adapters (6) jeweils auf den Knotenpunktes eines polygonalen Rasters liegen, wobei die Raster der Verzweigungspunkte (26, 28) vom Raster der unteren Enden (24) der Leitelemente verschieden sein können.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzweigungspunkt einer Stufe des Adapters eine Aufteilung auf vier oder fünf Teilstränge aufweist, wobei vier der Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von 90° miteinander vom Verzweigungspunkt weggespreizt sind und der gegebenenfalls fünfte Teilstrang zentral weitergeführt ist.
17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzweigungspunkt (26, 28) einer Stufe des Adapters (6) eine Aufteilung auf sechs oder sieben Teilstränge aufweist, wobei sechs der Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von 60° miteinander vom Verzweigungspunkt gespreizt sind und der gegebenenfalls siebte Teilstrang zentral weitergeführt ist.
18. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere im mittleren Bereich des Adapters (6) Teilstränge benachbarter Leitelemente in Knotenpunkten der Raster zusammengeführt sind.
19. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstränge benachbarter Leitelemente keine Berührungspunkte haben.
20. Reaktionspackung zur Verwendung in einer Rieselkolonne für den Stoff- und/oder Energieaustausch mit einer Vorrichtung zur Verteilung zu verrieselnder Flüssigkeit nach den Ansprüchen 3-19, aufweisend eine geordnete, dreidimensionale Gitterstruktur mit einer Vielzahl über einen oberen Querschnitt der Packung gleichmäßig verteilter Flüssigkeits- Aufgabestellen (18), dadurch gekennzeichnet, daß das dreidimensionale Gitter aus linearen Flüssigkeits-Leitelementen aufgebaut ist und die Flüssigkeits-Aufgabestellen (18) an den Knotenpunkten eines gedachten, polygonalen Rasters, insbesondere eines Dreieckrasters, eines Viereckrasters oder eines hexagonalen Rasters liegen.
21. Reaktionspackung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Leitelemente allgemein senkrecht durch die Rieselkolonne verlaufende Stränge (30, 40) aus Drähten oder Fäden sind, die in gleichmäßigen Abständen gebündelt sind und zwischen den Bündelpunkten (32) in Teilstränge (34, 42) aufgespreizt sind, wobei aufgespreizte Teilstränge (34, 42) mit entsprechenden Teilsträngen (34, 42) benachbarter Stränge (30, 40) in Berührung stehen.
22. Reaktionspackung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Berührung stehenden Teilstränge (34, 42) benachbarter Stränge (30, 40) an den Berührungspunkten (36) miteinander verbunden sind.
23. Reaktionspackung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bündelpunkten (32) der Stränge (34, 42) die Teilstränge in Parallelführung miteinander verbunden oder durch Bündelungshilfsmittel (38) gehalten sind.
24. Reaktionspackung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bündelpunkten der Stränge (40) die Teilstränge (42) miteinander verdrillt sind.
25. Reaktionspackung nach mindestens einem der Ansprüche 21-24, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Teilstrang (44) eines Stranges (40) ohne seitliche Auslenkung zentral von Bündelpunkt zu Bündelpunkt weitergeführt ist.
26. Reaktionspackung nach mindestens einem der Ansprüche 21-25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelpunkte (32) der Stränge (30, 40) jeweils in den Knotenpunkten einer Ebene des gedachten polygonalen Rasters liegen.
27. Reaktionspackung nach mindestens einem der Ansprüche 21-26, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungspunkte (36) zwischen Teilsträngen (34) benachbarter Stränge (30) in einer Ebene zwischen den horizontalen Rasterebenen, in der Projektion gesehen, in Mittelpunkten der Flächen des Rasters liegen, oder in den Knotenpunkten eines zu dem Raster der Bündelpunkte (32) versetzt liegenden gedachten polygonalen Rasters.
28. Reaktionspackung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang vier oder fünf Teilstränge aufweist, wobei vier Teilstränge in der Projektion gesehen unter Winkeln von jeweils 90° zueinander von einem Bündelpunkt weggespreizt sind und der gegebenenfalls fünfte Teilstrang zentral weitergeführt ist.
29. Reaktionspackung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang (30, 40) sechs oder sieben Teilstränge aufweist, wobei sechs Teilstränge (34, 42) in der Projektion gesehen unter Winkeln von jeweils 60° miteinander von einem Bündelpunkt weggespreizt sind und der gegebenenfalls siebte Teilstrang (44) zentral weitergeführt ist.
30. Reaktionspackung nach mindestens einem der Ansprüche 21-29, dadurch gekennzeichnet, daß die auf gespreizten Teilstränge (42), die mit Teilsträngen (42) benachbarter Stränge (40) in Berührung stehen, einen von einem gestreckten Verlauf zwischen den Bündelpunkten und den Berührungsstellen abweichenden Verlauf aufweisen, insbesondere spiralig oder gebogen verlaufen.
31. Reaktionspackung nach mindestens einem der Ansprüche 20-30, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Gitters über die Höhe der Packung stufenweise unterschiedlich sind.
32. Reaktionspackung nach mindestens einem der Ansprüche 21-31, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelpunkte (32) der obersten Rasterebene die Aufgabestellen (18) für die Flüssigkeit sind.
33. Einbaueinheit für eine Rieselkolonne mit einem Verteil-Adapter (6) aus der Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3-18 und einer Reaktionspackung (8) nach mindestens einem der Ansprüche 20-32, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Enden (24) der Flüssigkeits- Leitelemente (20) des Adapters (6) mit den Strängen (30, 40) der Flüssigkeitsleitelemente der Reaktionspackung (8) verbunden sind.
34. Einbaueinheit nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (30) der Reaktionspackung mit den unteren Enden (24) der Flüssigkeits-Leitelemente (20) des Adapters (6) einstückig ausgebildet sind und durchlaufend den Aufbau des Adapters (6) bilden.
35. Einbaueinheit nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Reaktionspackung (8) ein Sammel-Adapter (5) angeordnet ist, dessen Aufbau einem auf den Kopf gestellten Verteil- Adapter (6) entspricht.
36. Einbaueinheit nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (30) der Reaktionspackung (8) von ihren unteren Bündelpunkten in Form des Sammel-Adapters (5) weitergeführt sind.
37. Einbaueinheit nach mindestens einem der Ansprüche 33-36, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bündelpunkten, insbesondere der obersten und untersten Rasterebene der Reaktionspackung (8), Abstandshalter vorgesehen und/oder anbringbar sind.
38. Einbaueinheit nach mindestens einem der Ansprüche 33-37, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Kolonnenmantels oder um die Reaktionspackung (8) herum nach unten und innen gerichtete Abweisflächen (56) vorgesehen sind, deren Ablaufkanten an die Reaktionspackung (8) führen.
39. Einbaueinheit nach mindestens einem der Ansprüche 35-38, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei übereinander angeordnete Reaktionspackungen aufweist, die durch einen Sammel-Adapter (5) an der oberen und einen Verteil-Adapter an der unteren Reaktionspackung verbunden sind.
40. Einbaueinheit nach mindestens einem der Ansprüche 33-39, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte bzw. Fäden der linearen Flüssigkeits- Leitelemente (20) und deren Stränge (30) elektrisch leitend oder wärmeleitend und/oder mit katalytischer Wirkung ausgeführt sind.
41. Einbaueinheit nach mindestens einem der Ansprüche 33-40, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeits-Leitelemente (20) und deren Stränge aus einem metallischen Material oder einem nichtmetallischen Material, insbesondere einem Kunststoff, Glasfasern oder Kohlefasern bestehen.
42. Einbaueinheit nach mindestens einem der Ansprüche 33-41, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen oder parallel zueinander angeordneten Drähte und Fäden der linearen Flüssigkeits-Leitelemente (20) monofil oder multifil ausgebildet sind, aus versponnenen Fasern (Filamenten) bestehen, verdrillt oder gespreizt ausgebildet sind oder eine bestimmte Strukturierung aufweisen, wozu auch Maschenketten zu rechnen sind.
43. Flüssigkeits- Verteil-Adapter mit den Merkmalen wie in den Ansprüchen 3, 9 und 14-19 definiert.
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