CH438217A - Stoffaustauschkolonne - Google Patents

Description

  
 



  Stoffaustauschkolonne
Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Stoffaustauschkolonne mit Einbauelementen, welche aus parallel zur Kolonnenachse angeordneten Lamellen bestehen.



   Die Merkmale des Hauptpatentes bestehen darin, dass jedes Einbauelement aus einander berührenden Lamellen besteht, wobei mindestens eine von zwei sich berührenden Lamellen geriffelt ist, und dass die Riffelungen von aufeinanderfolgenden geriffelten Lamellen verschiedene Richtungen haben und   minze    stens die Riffelung einer von zwei aufeinanderfolgenden geriffelten Lamellen im Winkel zur Kolonnenachse liegt, und dass weiterhin der Stoffaustauschteil der Kolonne mit mindestens zwei übereinander angeordneten Einbauelementen aufgefüllt ist, wobei die senkrechten Stellungen der Lamellen übereinander angeordneter Elemente gegeneinander um einen Winkel um die Kolonnenachse verschwenkt sind.



   Durch eine solche Ausbildungsweise des Stoffaustauschteiles einer Kolonne wird gegenüber den bisher gebräuchlichen Ausführungsformen eine wesentlich bessere Verteilwirkung der in Kontakt miteinander zu bringenden Phasen über den ganzen Kolonnenquerschnitt bewirkt, wodurch die Bodenzahl erhöht wird und somit die Kolonnenhöhe reduziert werden kann.



  Ausserdem zeichnen sich die Einbauelemente selbst durch eine einfache Herstellungsweise aus.



   Der vorliegenden Erfindung liegt eine vorteilhafte Weiterbildung derartiger Einbauelemente zugrunde.



  Während bei den im Hauptpatent vorgeschlagenen Einbauelementen zwar eine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung über den grössten Teil des gesamten Querschnittes in der angestrebten Weise verwirklicht wird, können an den Enden der Lamellen in der Randzone Ungleichmässigkeiten in der Flüssigkeitsverteilung auftreten. Innerhalb der Elemente läuft die Flüssigkeit schräg in Richtung der gegen die Kolonnen achse geneigten Rillen nach unten, und da die Riffelungen benachbarter Lamellen einen entgegengesetzten Neigungswinkel besitzen, heben sich die schräggerichteten Vektoren der Strömungsgeschwindigkeiten jeweils auf, und die Flüssigkeit durchströmt im ganzen gesehen über einen grösseren Querschnitt in gleichmässiger Verteilung senkrecht von oben nach unten die Einbauelemente.

   An den Enden der Lamellen Ikann jedoch die seitliche Komponente der Strömung nicht mehr weiter; damit bildet sich eine Stauung der   Flüssigkeitstieilströme,    welche den abwärts geneigten Rillen entlangströmen, in diesem Bereich aus, und diese Teilströme haben daher die Tendenz, mindestens zum grössten Teil senkrecht an der Kolonnenwand nach unten zu fliessen und nicht in die einwärtsgerichteten Rillen der benachbarten Lamelle überzutreten.

   An den beiden gegenüberliegenden Enden jeder Lamelle eines Einbauelementes tritt daher der umgekehrte Effekt auf, d. h. an der Seite der Randzone, wo die Riffelung abwärts geneigt ist, tritt eine gewisse Flüssigkeitsmenge aus dem Element aus und strömt der Kolonnenwand entlang nach unten, während auf der gegenüberliegenden Seite der Randzone in die dort einwärts geneigte Riffelung der Lamelle eine zu kleine Flüssigkeitsmenge von der benachbarten Lamelle eintritt.



   Bei Stoffaustauschverfahren, die bei einer höheren Temperatur als Umgebungstemperatur ausgeführt werden, kommt als weiterer Nachteil hinzu, dass an der Kolonnenwand die Rücklaufdichte durch Wärmeabfuhr durch die Wandisolation ohnehin am grössten   ist.   



   Die Erfindung besteht in der Auffindung einer solchen Ausführungsform der dem Hauptpatent zugrunde liegenden Einbauelemente, bei der diese Nachteile vermieden, d. h. eine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung über den gesamten Querschnitt der Elemente auch in den Randzonen erreicht wird.



   Die erfindungsgemässe Stoffaustauschkolonne ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen zu zweien in der Randzone der Kolonne bogenförmig miteinander verbunden sind, wobei im Scheitel der bogenförmigen Verbindung bezüglich der Kolonnenachse eine Umkehrung das Richtungssinnes der Riffelung der einen La  melle zu dem Richtungssinn der Riffelung der anderen mit dieser Lamelle verbundenen Lamelle entsteht.



   Hierdurch wird erreicht, dass nunmehr die Flüssigkeitsteilströme, die längs der Rillen einer Lamelle der Randzone zuströmen dort   umgelenkt    und direkt in die gegen die Kolonnenachse geneigten Rillen der anderen mit der vorerwähnten Lamelle verbundenen Lamelle fliessen.



   Vorteilhaft werden die Lamellen jedes Einbauelementes als eine Anzahl von endlosen Bändern ausge führt. Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere dann durch leichte Herstellbarkeit aus, wenn die Lamellen aus einem starren Material bestehen. Gegebenenfalls kann es auch zweckmässig sein, wenn beispielsweise die Lamellen aus einem relativ elastischen Material bestehen, die Gesamtheit der Lamellen jedes Einbauelementes aus einem ähnlich einer Schlange gebogenen Band zu bilden.   

Claims (1)

1. Wie beim Hauptpatent können die Lamellen aus Metall, wie z. B. Kupfer, rostfreiem Stahl, Monell, einem Kunststoff oder auch aus einer Gewebestruktur, hergestellt werden.

   Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der in der Zeichnung dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung.

   Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein in einer Kolonne mit zylindrischem Querschnitt angeordnetes Einbauele- ment, während Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Schnittlinie II-II bei Ausbildung des Einbauelementes gemäss dem Hauptpatent, Fig. 2a die einzelnen Lamellen eines derartigen Einbauelementes in perspektivischer Darstellungsweise und Fig. 3 und 4 Querschnitte längs der Schnittlinie II-II von zwei verschiedenen Ausführungsformen gemäss der Erfindung zeigen.

   In den Fig. 3a und 4a sind die den Fig. 3 und 4 entsprechenden Querschnitte nochmals in schematischer Weise ohne Riffelung der Lamellen wiedergegeben.

   Das in einem zylindrischen Kolonnenrohr 1 gemäss Fig. 1 mittels kragenförmigen Verbindungsstücken 2 befestigte Einbauelement 3 besteht aus vierzehn in parallelen Ebenen angeordneten geriffelten, einander berührenden Lamellen 4, wobei die Riffelungen der Lamellen im Winkel zur Kolonnenachse liegen und die Richtungen der Riffelungen von je zwei aufeinander folgenden Lamellen verschiedene Richtungen haben, wie aus der perspektivischen Darstellung gemäss Fig. 2a hervorgeht.

   Wie der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt durch ein Einbauelement, welches wie Fig. 2a die Merkmale des Hauptpatentes aufweist, zeigt, bestehen die Lamel- len je aus Einzelstücken, die in der Randzone der Kolonne enden.

   Demgegenüber zeigt die Fig. 3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäss ausgeblldetes Einbauelement, bei welchem die vierzehn Lamellen aus sieben endlosen Bändern 5 gebildet sind. Die Lamellen sind hiernach in der Randzone zu zweien bogenförmig miteinander verbunden, so dass im Scheitel 6 jeder der bogenförmigen Verbindungen bezüglich der Kolonnenachse eine Umkehrung des Richtungssinnes der Riffelung der einen Lamelle zu dem Richtungssinn der Riffelung der benachbarten Lamelle entsteht und somit im Gegensatz zu der in den Fig. 2 und 2a dargestellten Ausführungsform alle der Randzone zufliessenden Flüssigkeitsteilströme wieder in das Einbauelement zurückströmen, und eine gleichmässige Flüssigkeitsverteilung über den gesamten Kolonnenquerschnitt erzielt wird.

   Die jeweils zwei Lamellen bildenden endlosen Bänder 5 können beispielsweise aus Bandstücken entsprechender Länge durch Punktschweissstellen oder Lötverbindungen 7 gebildet werden.

   Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Gesamtheit der Lamellen des Einbauelementes aus einem ähnlich einer Schlange gebogenen Band 8 gebildet.

   Die aus endlosen Bändern bzw. einem ähnlich einer Schlange gebogenen, geriffelten Band ausgeführten Einbauelemente gemäss den beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung sind vorteilhaft wie die Lamellen in Fig. 2a in Abständen gelocht zur Herbeiführung eines verbesserten Austausches der gasförmigen Phase im Einbauelement.

   Die erfindungsgemäss ausgebildeten Einbauelemente sind analog zum Hauptpatent in ihrem Querschnitt dem inneren Kolonnenquerschnitt angepasst und können sowohl auf zylindrische Kolonnen als auch auf solche mit quadratischem oder beliebig geformtem Querschnitt angewendet werden.

   Gleichfalls kann es bei sehr grossem Kolonnendurchmesser zweckmässig sein, jedes Einbauelement aus einer Anzahl von gleichgrossen Lamellen herzustellen und diese durch einen Blechrahmen von der Höhe der Lamelden zusammenzuhalten. Diese Ausführungsform kommt insbesondere bei Kolonnen mit rechteckigem Grundriss in Frage.

   Wenn in den dargestellten Ausführungsbeispielen auch der Stoffaustauschteil einer Kolonne aus einem einzigen Rohr gebildet sein soll, so ist es selbstverständlich möglich, auch die vorliegende Erfindung auf Kolonnen anzuwenden, deren Stoffaustauschteil aus einem Bündel von parallelen Rohren gebildet ist.

   PATENTANSPRUCH Stoffaustauschkolonne nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen zu zweien in der Randzone der Kolonne bogenförmig miteinander verbunden sind, wobei im Scheitel der bogenförmigen Verbindung bezüglich der Kolonnenachse eine Umkehrung des Richtungssinnes der Riffelung der einen Lamelle zu dem Richtungssinn der Riffelung der anderen mit dieser Lamelle verbundenen Lamelle entsteht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Stoffaustauschkolonne nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Lamellen jedes Einbauelementes aus einem ähnlich einer Schlange gebogenen Band gebildet ist.

   2. Stoffaustauschkolonne nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einbauelement aus einer Anzahl von einzelnen endlosen Bändern gebildet ist.