DE1277196B

DE1277196B - Vorrichtung zur Durchfuehrung eines Austausches von Stoff und/oder Waerme zwischen gasfoermigen und/oder fluessigen Medien

Info

Publication number: DE1277196B
Application number: DED36037A
Authority: DE
Inventors: Rolf Manteufel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-05-10
Filing date: 1961-05-10
Publication date: 1968-09-12

Description

Vorrichtung zur Durchführung eines Austausches von Stoff und/oder Wärme zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Medien Zusatz zum Patent: 1059 888 Gegenstand des Hauptpatentes 1059888 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Austausches von Stoff- und/oder flüssigen Medien ohne oder mit Katalysatoren, bei denen die durch die Einbauten geführten Gas- oder Flüssigkeitsströme bei konstantem Gesamtströmungsquerschnitt der Kolonne durch periodische Anderung des Strömungsquerschnittes der Einzelströme in Richtung der Längsachse der Kolonne mit wechselnder Strömungsgeschwindigkeit durch diese geführt werden, wobei die Kolonne vertikale, gewellte Zwischenwände enthält, von denen je zwei benachbarte eine Mehrzahl von übereinanderliegenden Austauschräumen von doppelkonischem Längsschnitt umschließen.
Es wurde nun gefunden, daß man die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dadurch ändern kann, daß die gegeneinandergerichteten Wellenspitzen 11, 12 je zweier benachbarter Zwischenwände 5 und 6 in Richtung der Längsachse der Kolonne gegeneinander versetzt angeordnet sind und die durch die gewellten Zwischenwände 5 und 6 gebildeten Schlitze 8, 9 mit ihrer Achse zur Längsachse der Kolonneneinbauten einen spitzen Winkel bilden.
Hierdurch kann entgegen dem Hauptpatent, bei dem die je nach dem Verhältnis der Flüssigkeits- und Dampfbelastung erforderlichen unterschiedlichen Schlitzbreiten, die durch die einander gegenüberliegenden Wellenspitzen gebildet werden, nur durch Änderung der Abmessungen der gewellten vertikalen Zwischenwände erreicht werden können, gemäß der vorliegenden Erfindung die Ringschlitzbreite durch Höhenverstellung der Einbauten den Dampf-und Flüssigkeitsbelastungen angepaßt werden.
Zusätzlich zu der beschleunigten und verzögerten Bewegung der Stoffströme durch die abwechselnd angeordneten verengten und erweiterten Einbauten 5, 6, 7 werden durch diese Zentrifugalkräfte in den Stoffströmen erzeugt, wobei diese überlagerte wellenförmige Strömung nicht durch bekannte wellenförmige Einbauten erreicht wird, sondern dadurch, daß die Kanten 11, 12 der gegenüberliegenden, bevorzugt konzentrischen Einbauten nicht auf der gleichen Höhe angeordnet sind und außerdem die beschleunigten Strömungen in benachbarten Räumen bevorzugt nicht in die gleiche Richtung wirken. Eine derartige Anordnung der gewellten Zwischenwände hat den Vorteil, daß der Flüssigkeits- bzw. Gasstrom in schräger Richtung in den unter oder über dem Schlitz liegenden Raum geführt wird, so daß in diesem Raum eine erhöhte Wirbelbildung eintritt. Der Gas- bzw.
Flüssigkeitsstrom wird also zunächst entlang der über dem Schlitz liegenden äußeren bzw. inneren Wandfläche geführt und erzeugt dann in dem Zwischenraum einen kreisenden Wirbel.
Obwohl durch die Art der sich ergebenden und erweiternden Kolonneneinbauten Zentrifugalkräfte in der Strömung erzeugt werden, können diese im Gegensatz zu bisher bekannten Einbauten zum Mischen, Zerstäuben oder Vergasen von Stoffen beim Ein- und Ausbau parallel zur Längsachse der Kolonne verschoben werden, ohne daß hierfür eine waagerechte Trennungsfläche bei den Einbauten benötigt wird.
Die Höhe der Kolonneneinbauten wird nur durch die Herstellungsmöglichkeiten begrenzt.
Es liegen also keine wellenförmigen, sich gegebenenfalls verengende und erweiternde Kanäle vor, sondern die verengten und erweiterten Querschnitte befinden sich senkrecht übereinander, so daß die Kolonneneinbauten nur mit einer Wellenform hergestellt zu werden brauchen. Die benachbarten wellenförmigen Einbauteile werden versetzt in die Kolonne eingesetzt, wodurch gleichzeitig die zur Längsachse winklig stehenden Schlitz querschnitte 8, 10 gebildet werden.
Dadurch, daß die durch die zur Längsachse der Kolonne im Winkel stehenden engen Schlitze beschleunigten Gas- und/oder Flüssigkeitsströme gegen die seitlichen Wände abgelenkt werden und nicht wie bei anderen bekannten Kolonneneinbauten direkt in Richtung der darüber- oder darunterliegenden Schlitze gerichtet sind, ist die Neuverteilung der Stoffströme in den übereinanderliegenden Räumen gewährleistet, und es kann kein nur der Höhe der Einbauten entsprechendes Durchströmen sowohl der nach unten als auch der nach oben bewegten Stoffströme auftreten, wodurch die Trennwirkung der Einbauten stark herabgesetzt würde.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die vertikalen Einbauten auch elastisch gelagert sein können, so daß sie durch die Kraftwirkung der Flüssigkeits- und Gasteilchen auf die schrägen Flächen der wellenförmigen Einbauten zu Longitudinalschwingungen angeregt werden. Ohne mechanischen Antrieb können also die Einbauten zum Schwingen gebracht werden.
Um einen optimalen Stoff- und/oder Wärmeaustausch bei möglichst kleinem Druckverlust der Gas-und/oder Flüssigkeitsströme zu erreichen, können die vertikalen gewellten Einbauten auch durch eine nicht den Stoffströmen entnommene zusätzliche mechanische Kraft gedreht oder auf und nieder bewegt werden. Hierbei können dann sowohl alle als auch nur einige der Einbauten - z. B. jede zweite - bewegt werden.
Zur Selbstreinigung der Oberflächen der Kolonneneinbauten können auch in den Austauschräumen Kugeln oder andere geformte Körper lose geschüttet sein, welche durch die Gas- und/oder Flüssigkeitsströme bewegt werden, wodurch die Austauschräume nicht verkrusten können. Ebenfalls können zur weiteren Vergrößerung der Austauschobeffiäche die Wände der Einbauten Erhöhungen oder Vertiefungen haben oder parallel zu deren schrägen Wänden Drahtgewebe usw. angeordnet sein. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß auch durch die wahlweise Beschickung jedes zweiten der durch die Zwischenwände gebildeten Ringräume mit einem Kühl- oder Heizmittel den in den benachbarten vertikalen Austauschräumen strömenden und im Stoffaustausch befindlichen Medien Wärme zum oder abgeführt werden kann. Hierfür müssen die mit dem Kühl- oder Heizmittel- beschickten Ringräume außer durch die Zwischenwände noch durch zusätzliche mit mit den Zwischenwänden gasdicht verbundene konzentrische Scheiben von Stoffaustauschräumen abgesperrt und mit Einrichtungen für Zu- und Abfuhr der Kühl- oder Heizmittel versehen sein.
Ein Beispiel für die Ausgestaltung einer Kolonne gemäß der Erfindung ist schematisch in A b b. 1 dargestellt. Es ist der Längsschnitt der erfindungsgemäßen Kolonne gezeichnet, deren Kolonnenmantel mit 1 bezeichnet ist. Die konzentrischen Austauschräume, z. B. Räume 2, 3 und 4, werden durch die wellenförmig gestalteten konzentrisch angeordneten Blechzylinder 5 und 6 bzw. dem mittleren entsprechend geformten Stab 7 begrenzt. Ebenfalls werden durch diese Blechzylinder die für die Zentrifugalströmung erforderlichen Strömungskanäle 8, 9, 10 usw. gebildet, welche durch deren wellenförmige Form schiefwinklig zur vertikalen Kolonne stehen. Der Querschnitt eines Strömungskans ist als Einzelheit der A b b. 1 in der A b b. 2 vergrößert herausgestellt, und es ist daraus zu ersehen, daß die die Länge 1 des schiefwinklig angeordneten Strömungskanals 8 begrenzenden Spitzen 11, 12 der wellenförmigen konzentrischen Blechzylinder auf unterschiedlichen Höhen liegen und dieser Höhenunterschied h größer als der Spitzenabstand a ist. Wie aus der Abbildung leicht zu ersehen ist, sind ebenfalls die Schlitzweiten s> a. Der Pfeil w gibt die Mittellinie des Strömungsschlitzes und damit auch die von der Hauptströmung abgelenkte Strömung des von unten nach oben durch die vertikale Kolonne geführten Mediums an.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Durchführung eines Austausches von Stoff und/oder Wärme zwischen gasförmigen und/oder flüssigen Medien nach Patent 1059888, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinandergerichteten Wellenspitzen (11, 12) je zweier benachbarter Zwischenwände (5 und 6) in Richtung der Längsachse der Kolonne gegeneinander versetzt angeordnet sind und die durch die gewellten Zwischenwände (5 und 6) gebildeten Schlitze (8, 9) mit ihrer Achse zur Längsachse der Kolonneneinbauten einen spitzen Winkel bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (5 und 6) zueinander vertikal verstellbar angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (5, 6 und 7) elastisch gelagert sind.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jede zweite Zwischenwand mit einer eine Vibration in Richtung der Längsachse der Kolonne und/oder eine Rotation der Zwischenwand erzeugenden Einrichtung verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den durch die gewellten Zwischenwände (5, 6 und 7) gebildeten Austauschräumen (2,3) Kugeln oder Formkörper vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Einbauten (5, 6 und 7) Erhöhungen oder Vertiefungen aufweisen oder parallel zu deren schrägen Wänden Drahtgewebe angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite der durch die Zwischenwände gebildeten Ringräume gegen den Zutritt des zu trennenden Stoffgemisches abgeschlossen und mit Einrichtungen für die Zu-und Abfuhr vor Kühl- oder Heizmitteln versehen ist.