DE1029342B

DE1029342B - Fuellkoerper fuer Fraktionierkolonnen

Info

Publication number: DE1029342B
Application number: DEN9883A
Authority: DE
Inventors: Rolfe Alexander Stennett Lacey
Original assignee: Polak and Schwarzs Escenfabrieken NV
Current assignee: Polak and Schwarzs Escenfabrieken NV
Priority date: 1953-12-15
Filing date: 1954-12-10
Publication date: 1958-05-08
Also published as: FR1121561A; GB752784A; BE534103A; NL85825C; CH325446A

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, in Fraktioniersäulen und ähnlichen Einrichtungen zum Kontakt zwischen einer Flüssigkeitsphase und einer Dampfphase Füllkörper anzuwenden. Meistens sind diese Füllkörper kompliziert konstruiert mit der Absicht, die hinunterrieselnde Flüssigkeit immer wieder gut zu vermischen und einen guten Kontakt zwischen der Flüssigkeitsphase und der Dampfphase zu fördern (s. z. B. die deutsche Patentschrift 666 465, die österreichische Patentschrift 40 408 und. die USA.-Patentschrift 2 594 585). Da der Dampf ständig gezwungen ist, seine Richtung zu ändern, tritt ein Druckverlust auf, so daß diese Füllkörper nicht zur Fraktionierung wärmeempfmdlicher Substanzen verwendet werden können, weil ein hohes Vakuum dann nicht in der ganzen Fraktioniersäule aufrechterhalten werden kann.

Es sind aus der deutschen Patentschrift 209 826 und der britischen Patentschrift 622 706 Füllkörper bekannt, die aus Platten bestehen, welche in, etwa gleichen Abständen parallel zueinander angeordnet sind, zur Anwendung in einer Säule, in. der eine Flüssigkeitsphase und eine Dampfphase in Kontakt gebracht werden können und in der die Füllkörper so aufeinander geordnet werden, daß die Platten im wesentlichen parallel zu den Achsen der Säule angeordnet sind, die Wände der Säule nicht berühren, die Platten irgendeines der Körper nicht parallel zu den Platten der unmittelbar oberhalb oder unterhalb befindlichen Körper stehen und die oberen Kanten der Platten eines Körpers sich in direktem Kontakt mit der unteren Kante des nächsten Körpers befinden. In Säulen, mit solchen Füllkörpern gefüllt, wird die Strömungsrichtung des Dampfes weder umgelenkt noch behindert, so daß kein großer Druckverlust auftritt. Nach der britischen Patentschrift 622 706 können die parallelen, Platten aus Metallmaschendraht bestehen.

Erfindungsgemäß wird nun mit solchen Füllkörpern z. B. in Fraktioniersäulen eine um vieles mehr als zweimal bessere Trennung von Komponenten mit wenig verschiedenen Siedepunkten erreicht, wenn die parallelen Platten der Füllkörper aus doppeltem Metallmaschendraht bestehen. Allerdings sind schon aus der USA.-Patentschrift 2 594 585 Füllkörper, ζ. Β. Würfel, bekannt, aus mehreren Schichten Maschendraht bestehend, aber diese Füllkörper sind derart konstruiert, daß der Dampf beim Hinaufsteigen gezwungen ist, die Maschen zu passieren. Infolgedessen ist hier der Druckverlust viel größer, als wenn der Dampf an den Maschendrahtplatten, entlang hinaufsteigt.

Die besseren Ergebnisse mit Platten aus doppeltem Metallmaschendraht sind eine Folge der besseren Befeuchtbarkeit. Dadurch verteilt sich die herab-Füllkörper für Fraktionierkolonne!!

Anmelder:

N. V. Polak & Schwarz's Essencefabrieken, Hilversum (Niederlande)

Vertreter: Dr. H. Wittek, Patentanwalt,
Heidelberg-Schlierbach, Im Grund 20

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 15. Dezember 1953

Rolfe Alexander Stennett Lacey, London,
ist als Erfinder genannt worden

rieselnde Flüssigkeit sofort von den Kontaktpunkten der Platten zweier aufeinanderstellender Füllkörper hinaus auch in horizontaler Richtung. Deshalb ist es auch nicht nötig, die Flüssigkeit, die oben in die Säule zugeführt wird, z. B. der Rückfluß in einer Fraktioniersäule, oder die Waschflüssigkeit in einem Gaswaschapparat genau über alle Platten des obersten Füllkörpers zu verteilen, denn auch wenn die Flüssigkeit nur einer Platte des obersten Füllkörpers zugeführt wird, sind sofort alle Platten auch des zweiten oder dritten Füllkörpers völlig befeuchtet. Bei der Anwendung einfachen Metallmaschendrahtes dagegen ist es sehr schwer, die Platten gut zu befeuchten.

Zur Erläuterung des Anspruches sei folgendes ausgeführt: Unter dem Ausdruck »im wesentlichen parallel« ist zu verstehen, daß kleine Abweichungen bis zu 10° von der parallelen Richtung mit eingeschlossen werden.

Die Höhe jedes Füllkörpers ist vorzugsweise geringer als die äquivalente Höhe eines theoretischen Bodens der gefüllten Säule. Dieser Begriff, der in der Destilliertechnik allgemein bekannt ist, (s. z. B. Badger und Mc.Cabe: »Elemente der Chemie-Ingenieurs-Technik«, Berlin 1932, S. 272 und 257), ist ein Maß für das Trennungsvermögen einer Fraktioniersäule. Je kleiner die äquivalente Höhe eines theoretischen Bodens ist, um so besser ist das Trennungsvermögen der Säule. Die äquivalente Höhe eines theoretischen Bodens einer Fraktioniersäule, gefüllt mit Füllkörpern nach der Erfindung, wird noch weiter

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vermindert, wenn die unteren Ecken der Platten abgeschrägt sind.

Um das Herabrieseln von Flüssigkeit an den Wänden der Säule entlang zu verhindern, werden Füllkörper bevorzugt, die mit einer Sammeleinrichtung versehen sind, die in- direktem Kontakt sowohl mit den Wänden der Säule als auch mit den Platten des Füllkörpers stehen. Die Sammeleinrichtung kann z. B. aus einem konischen Ring bestehen, der so· um den Körper angeordnet ist, daß er mit seinem inneren und unteren Rand die Platten des Körpers berührt. Die besten Ergebnisse erreicht man, wenn die Platten und auch der konische Ring aus doppeltem Stahlmaschendraht bestehen, wovon die Drähte in einem Winkel von etwa 45° zu der oberen Kante der Platten der Füllkörper bzw. des Ringes verlaufen.

Die Erfindung betrifft auch Säulen, die in ihrem Innern mit einer Serie von Füllkörpern gemäß der Erfindung versehen sind, die in einem Winkel bis zu 90° auseinandergesetzt worden sind.

Die Erfindung soll mit Hilfe der Zeichnungen erläutert werden.

Abb. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Säule, gefüllt mit Füllkörpern gemäß der Erfindung;

Abb. 2 ist eine Ansicht eines Füllkörpers, wie sie in der Säule gemäß Abb. 1 verwendet werden;

Abb. 3 ist eine Draufsicht auf einen solchen Füllkörper;

Abb. 4 ist ein Längsschnitt durch einen solchen Füllkörper.

In der Säule 6 der Abb. 1 sind Füllkörper 1, einer über dem anderen, eingesetzt, und zwar in einer solchen Art, daß die Platten des einen Füllkörpers im rechten Winkel zu den, Platten des darüber oder darunter befindlichen Füllkörpers stehen. Aus den Abb. 2 und 3 ist zu ersehen, daß in jedem Füllkörper die Platten auf einer Stange 4 sitzen und in, gleichen Abständen durch Distanzringe 5 gehalten werden. An der Spitze der Füllkörper ist ein konischer Ring 3 vorgesehen, der mit seinem inneren und unteren Umfang die Platten berührt. Dieser Ring dient sowohl als Sammler wie als Wiederverteiler jeder Flüssigkeit, die an den Wänden der Säule über die parallelen Platten herabrinait. In Abb. 4 ist die Richtung der Drähte des verwendeten Maschendrahtes angedeutet.

Im folgenden wird das Trennungsvermögen einer Säule, gefüllt mit den oben beschriebenen Füllkörpern, wobei die Platten, aus einfachem Stahlmaschendraht bestehen, verglichen mit dem Tretmungsvermögen derselben Säule mit derartigen FüHkörpern mit Platten aus doppeltem Stahlmaschendraht. Angewendet wurde Stahlmaschendraht mit 24 Maschen pro cm². Zur Herstellung von doppeltem Maschendraht wurde einfacher Stahlmaschendraht in einer solchen. Weise zu Streifen von ungefähr 5 cm geschnitten, daß die Drähte einen Winkel von ungefähr 45° mit den Kanten der Streifen bildeten. Zwei solcher Streifen wurden mittels elektrischer Verschweißung nach Linien parallel zum Plattenrand miteinander verbunden. Zur Herstellung der Füllkörper wurden 14 Platten von einfachem oder doppeltem Maschendraht kombiniert zu einer kreisförmigen Einheit, 5 cm hoch und 10 cm im Durchmesser, mit einem Plattenzwischenraum von etwa 0,62 cm. Eine solche Einheit wurde dann mit einem konischen Ring, wie in den Abb. 1, 2, 3 und 4 gezeigt, ausgerüstet. Eine Säule von 10' cm Durchmesser und 152 cm Höhe wurde mit FüHkörpern aus einfachem Maschendraht und eine andere derartige Säule mit FüHkörpern aus Doppelmaschendraht gefüllt. Hierauf wurde eine Mischung von ct-jonon (w|° =1,4982) und /2-jonom (nf =1,5205) in beiden Säulen unter einem Druck von 3 mm Quecksilber destilliert. Dabei wurde festgestellt, daß die Säule mit den FüHkörpern aus doppeltem Maschendraht e|in Trennvermögen entsprechend 12 theoretischen Böden (s. Badger und Mc. Cabe: »Elemente der Chemie-Ingenieurs-Technik«, Berlin 1932, S. 257) hat und die Säule mit den Füllkörpern aus einfachem Maschendraht dagegen ein Trennvermögen entsprechend nur drei theoretischen Böden. Hieraus geht klar hervor, daß durch die Anwendung von doppeltem Maschendraht das Trennvermögen der Säule viel mehr zunimmt, als auf Grund der Verdoppelung des Maschendrahtes erwartet werden konnte. Mit Säulen von größerem Durchmesser ist der Effekt von doppeltem Maschendraht noch größer. In obenstehendem Beispiel wurden jede Stunde 22 kg Flüssigkeit in Dampf übergeführt. Festgestellt wurde noch, daß bei Anwendung viel größerer Verdampfungsgeschwindigkeiten, das Trennvermögen der Säule mit Füllkörpern aus doppeltem Maschendraht nicht abnimmt, während auch der Druckverlust in der Säule gering bleibt. Das Trennvermögen einer Säule mit FüHkörpern aus einfachem Maschendraht nimmt dagegen bei Anwendung größerer Verdampfungsgeschwindigkeiten schnell ab, während auch der Druckverlust stark zunimmt, da wegen der geringeren Befeuchtbarkeit des einfachen Maschendrahtes mit hohen Dampfgeschwindigkeiten eine Stauung der herabrieselnden Flüssigkeit eintritt. Durch die hohen Druckverluste ist es deshalb nicht möglich, Gemische von wärmeempfindlichen Substanzen mit großen Verdampfungsgeschwindigkeiten in Säulen mit Füllkörpern aus einfachem Metallmaschendraht zu fraktionieren. Im Gegensatz dazu ist dies in Säulen mit FüHkörpern aus doppeltem Maschendraht gut möglich.

Claims

Patentansprüche:

1. Füllkörper, bestehend aus Platten vonMetallmaschendraht, die in. etwa, gleichen Abständen parallel zueinander angeordnet sind, zur Anwendung in einer Kolonne, in der eine Flüssigkeitsphase und eine Dampfphase in Kontakt gebracht werden können und in der die Füllkörper so aufeinander geordnet werden, daß die Platten im wesentlichen parallel zu den Achsen der Kolonne angeordnet sind, die Wände der Kolonne nicht berühren, die Platten irgendeines der Körper nicht parallel stehen zu den Platten der unmittelbar oberhalb oder unterhalb befindlichen Körper und die oberen Kanten der Platten eines Körpers in direktem Kontakt mit der unteren Kante des nächsten Körpers stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus doppeltem Metallmaschendraht bestehen.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Füllkörper mit einer Sammeleinrichtung (3) versehen ist, die in direktem Kontakt sowohl mit den Wänden der Kolonne als auch mit den Platten des Körpers steht.

3. Füllkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung (3) aus einem konischen Ring besteht, der so um den Körper angeordnet ist, daß er mit seinem inneren und unteren Rand die Platten (2) des Körpers berührt.

4. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Platten (2) als auch der konische Ring (3) aus doppeltem Stahlmaschendraht bestehen, bei welchem die Drähte

der doppelten Metallmaschen in einem Winkel von etwa 45° zu der oberen Kante der Platten (2) der Füllkörper bzw. des Ringes (3) verlaufen.

5. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ecken der Platten (2) abgeschrägt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 209 826, 666 465; österreichische Patentschrift Nr. 40408; britische Patentschriften Nr. 426 560, 547 870. 622 706;

USA.-Patentschrift Nr. 2 594585.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen