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CH438217A - Mass transfer column - Google Patents

Mass transfer column

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CH438217A
CH438217A CH788565A CH788565A CH438217A CH 438217 A CH438217 A CH 438217A CH 788565 A CH788565 A CH 788565A CH 788565 A CH788565 A CH 788565A CH 438217 A CH438217 A CH 438217A
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CH
Switzerland
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lamellae
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cross
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CH788565A
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German (de)
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Jost Haenny
Max Huber
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Sulzer Ag
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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.   



  
 



  Mass transfer column
The main patent relates to a mass transfer column with built-in elements, which consist of lamellae arranged parallel to the column axis.



   The features of the main patent are that each built-in element consists of touching lamellae, at least one of two touching lamellae being corrugated, and that the corrugations of successive corrugated lamellae have different directions and at least the corrugation of one of two successive corrugated lamellae in the mint Angle to the column axis, and that furthermore the mass transfer part of the column is filled with at least two built-in elements arranged one above the other, the vertical positions of the lamellae of elements arranged one above the other being pivoted relative to one another by an angle about the column axis.



   Such a design of the mass transfer part of a column results in a significantly better distribution effect of the phases to be brought into contact with one another over the entire column cross-section compared to the previously common embodiments, whereby the number of plates is increased and thus the column height can be reduced.



  In addition, the built-in elements themselves are characterized by a simple manufacturing method.



   The present invention is based on an advantageous further development of such built-in elements.



  While the built-in elements proposed in the main patent achieve a uniform distribution of liquid over most of the entire cross-section in the desired manner, irregularities in the distribution of liquid can occur at the ends of the lamellas in the edge zone. Inside the elements, the liquid runs obliquely downwards in the direction of the grooves inclined against the column axis, and since the corrugations of adjacent lamellas have an opposite angle of inclination, the oblique vectors of the flow velocities cancel each other out, and the liquid flows through a larger one Cross-section evenly distributed vertically from top to bottom of the built-in elements.

   At the ends of the lamellas, however, the lateral component of the flow can no longer continue; This creates a congestion of the partial liquid flows, which flow along the downwardly inclined grooves, in this area, and these partial flows therefore tend to flow at least for the most part vertically down the column wall and not overflow into the inward grooves of the adjacent lamella .

   The opposite effect therefore occurs at the two opposite ends of each lamella of a built-in element; H. on the side of the edge zone where the corrugation is inclined downward, a certain amount of liquid escapes from the element and flows down the column wall, while on the opposite side of the edge zone into the inwardly inclined corrugation of the lamella, too small an amount of liquid from the adjacent slat occurs.



   In the case of mass transfer processes that are carried out at a higher temperature than ambient temperature, there is a further disadvantage that the return flow density is greatest at the column wall anyway due to heat dissipation through the wall insulation.



   The invention consists in finding such an embodiment of the installation elements on which the main patent is based, in which these disadvantages are avoided; H. an even distribution of liquid over the entire cross-section of the elements is achieved in the edge zones.



   The mass transfer column according to the invention is characterized in that two of the lamellae are connected to one another in the form of an arc in the edge zone of the column, with a reversal of the direction of the corrugation of one lamella to the direction of the corrugation of the other with this at the apex of the arched connection with respect to the column axis Lamella connected lamella is created.



   This ensures that the partial liquid flows that flow along the grooves of a lamella of the edge zone are now deflected there and flow directly into the grooves of the other lamella connected to the aforementioned lamella, which are inclined towards the column axis.



   The slats of each built-in element are advantageously carried out as a number of endless belts. This embodiment is characterized in particular by ease of manufacture when the lamellae are made of a rigid material. If necessary, it can also be expedient, for example if the lamellae are made of a relatively elastic material, to form the entirety of the lamellae of each built-in element from a band bent like a snake.

Claims (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. As with the main patent, the slats made of metal, such. B. copper, stainless steel, Monell, a plastic or a fabric structure. Weitere Einzelheiten ergeben sich anhand der in der Zeichnung dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Further details emerge from the exemplary embodiments of the invention shown in the drawing and explained below. 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. 1 shows a longitudinal section of an installation element arranged in a column with a cylindrical cross section, while FIG. 2 shows a cross section through FIG. 1 along the section line II-II when the installation element is designed according to the main patent, 2a shows the individual lamellae of such an installation element in a perspective representation and 3 and 4 show cross-sections along the section line II-II of two different embodiments according to the invention. In den Fig. 3a und 4a sind die den Fig. 3 und 4 entsprechenden Querschnitte nochmals in schematischer Weise ohne Riffelung der Lamellen wiedergegeben. In FIGS. 3a and 4a, the cross sections corresponding to FIGS. 3 and 4 are shown again in a schematic manner without corrugation of the lamellae. 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. The built-in element 3 fastened in a cylindrical column tube 1 according to FIG. 1 by means of collar-shaped connecting pieces 2 consists of fourteen corrugated, touching lamellae 4 arranged in parallel planes, the corrugations of the lamellae being at an angle to the column axis and the directions of the corrugations of two on top of each other The following slats have different directions, as can be seen from the perspective illustration according to FIG. 2a. 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. As the cross-section shown in FIG. 2 through a built-in element which, like FIG. 2a, has the features of the main patent, the lamellae each consist of individual pieces that end in the edge zone of the column. 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. In contrast, FIG. 3 shows a cross section through a built-in element according to the invention in which the fourteen lamellae are formed from seven endless belts 5. The lamellas are then connected to one another in an arc-shaped manner in the edge zone, so that in the apex 6 of each of the arc-shaped connections with respect to the column axis there is a reversal of the direction of the corrugation of one lamella to the direction of the corrugation of the adjacent lamella and thus in contrast to the one in In the embodiment shown in FIGS. 2 and 2a, all the partial liquid flows flowing into the edge zone flow back into the built-in element, and a uniform liquid distribution over the entire column cross-section is achieved. Die jeweils zwei Lamellen bildenden endlosen Bänder 5 können beispielsweise aus Bandstücken entsprechender Länge durch Punktschweissstellen oder Lötverbindungen 7 gebildet werden. The endless belts 5 that each form two lamellas can be formed, for example, from pieces of belt of a corresponding length by means of spot welds or soldered connections 7. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Gesamtheit der Lamellen des Einbauelementes aus einem ähnlich einer Schlange gebogenen Band 8 gebildet. In the embodiment shown in FIG. 4, the entirety of the slats of the built-in element is formed from a band 8 bent like a snake. 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. The built-in elements according to the two exemplary embodiments of the invention, made from endless strips or a corrugated band bent like a snake, are advantageously perforated at intervals like the lamellae in FIG. 2a to bring about an improved exchange of the gaseous phase in the built-in element. 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. The built-in elements designed according to the invention are adapted in their cross-section to the inner column cross-section, analogously to the main patent, and can be used both on cylindrical columns and on those with a square or any shaped cross-section. 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. Likewise, in the case of a very large column diameter, it can be expedient to produce each built-in element from a number of lamellae of the same size and to hold them together by a sheet metal frame at the height of the lamellae. This embodiment is particularly suitable for columns with a rectangular floor plan. 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. If, in the illustrated embodiments, the mass transfer part of a column is also to be formed from a single tube, it is of course also possible to apply the present invention to columns whose mass transfer part is formed from a bundle of parallel tubes. 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. PATENT CLAIM Mass transfer column according to the patent claim of the main patent, characterized in that two of the lamellae are connected to one another in an arched manner in the edge zone of the column, with a reversal of the direction of the corrugation of one lamella to the direction of the corrugation of the other in the apex of the arched connection with respect to the column axis lamella connected to this lamella arises. UNTERANSPRÜCHE 1. Stoffaustauschkolonne nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Lamellen jedes Einbauelementes aus einem ähnlich einer Schlange gebogenen Band gebildet ist. SUBCLAIMS 1. Mass transfer column according to claim, characterized in that the entirety of the lamellae of each built-in element is formed from a band bent like a snake. 2. Stoffaustauschkolonne nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einbauelement aus einer Anzahl von einzelnen endlosen Bändern gebildet ist. 2. Mass transfer column according to claim, characterized in that each installation element is formed from a number of individual endless belts.
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