CH673963A5

CH673963A5 -

Info

Publication number: CH673963A5
Application number: CH112487A
Authority: CH
Inventors: Gert Dr-Ing Grabbert; Lothar Dr-Ing Strassberger; Heinz Dipl-Ing Mai; Ralf Dipl-Ing Ziegesar
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1986-03-25
Filing date: 1987-03-24
Publication date: 1990-04-30
Also published as: DE3705476A1; DD259737A3

Description

BESCHREIBUNG so

Die Erfindung betrifft eine nichtmetallische Packung und ihre Herstellung. Derartige Packungen werden zur intensiven Gestaltung von Stoff- und/oder Wärmeübertragungsprozessen, wobei erstere von einer chemischen Reaktion begleitet sein können, eingesetzt. Die effektive Gestaltung derartiger Prozesse ist in 65 zahlreichen Zweigen der Volkswirtschaft (chemische Industrie, Energiewirtschaft, Leicht- und Lebensmittelindustrie) von Bedeutung.

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Bei Stoff- und Wärmeübertragungsprozessen kommt es aus Gründen der Wirtschaftlichkeit auf einen möglichst intensiven Kontakt zwischen den beteiligten Phasen an. Zu diesem Zwecke sind eine Vielzahl von Einbauten entwickelt worden, von denen die Packungen als die modernsten anzusehen sind.

Bekannt ist beispielsweise eine keramische Packung aus rohrförmigen, mit Aussenrippen versehenen Einzelkörpern (DD-PS 211284).

Um aus diesen Einzelelementen mit vertretbarem Aufwand eine Packung in technischen Dimensionen herstellen zu können, müssen die Einzelkörper grössere Abmessungen in Durchmesser und Länge aufweisen (Durchmesser ca. 35 mm, Länge 100 mm). Das fuhrt insgesamt zu einer grobstrukturierten Packung, die wegen der geringen spezifischen Oberfläche und der unzureichenden Turbulenzerzeugung in der Gasphase nur eine mässige Stoffübertragungsintensität bewirkt.

Eine weitere keramische Rieselkolonne (DD-PS 198786) lässt aufgrund ihrer geradlinigen Strömungskanäle ebenfalls für die in der Technik am häufigsten anzutreffenden Übertragungsprozesse mit gas- und dampfseitigem Hauptwiderstand nur eine unzureichende Wirksamkeit erwarten, da auch hier für die Gasbzw. Dampfphase keinerlei Störungen oder Umlenkungen der Strömung vorgesehen sind.

Zwar werden bei der Erfindung nach der DE-OS 2 919 463 die zur Turbulenzerzeugung in der Gas- bzw. Dampfphase erforderlichen Störungen in Form starker Querschnittseinschnürungen erzielt, doch haben die den Packungskörper bildenden prismatischen Einzelelemente noch geringere Abmessungen als die bereits erwähnten rohrförmigen Einzelkörper, so dass der Aufwand zur Herstellung der Packung sehr hoch erscheint.

Die für die Durchführung derartiger Stoff- und/oder Wärmeübertragungsprozesse sehr wichtigen Grösse der spezifischen Oberfläche ist mit a = 102 m2/m3 bei der kleinsten verfügbaren Abmessung sehr niedrig.

Wünschenswert ist deshalb eine korrosionsbeständige Pak-kung aus nichtmetallischen Werkstoffen, die aufgrund ihrer Feinstrukturierung eine gute Trennleistung bei mässigem Druckverlust gewährleistet und deren grossvolumiger homogener Pak-kungskörper zu einer wesentlichen Senkung des Aufwandes für die Bestückung von Kolonnen mit industriellen Abmessungen führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch das ökonomische Fertigungsverfahren der Strangformgebung aus keramischen Massen herstellbare grossvolumige Packungskörper zu entwickeln und diese für Kolonnen mit industriellen Abmessungen zu einem Packungsverband mit günstigen verfahrenstechnischen Parametern anzuordnen.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge die im Anspruch 1 definierte Packung. Die eine einteilige Baueinheit bildenden Packungskörper, aus welchen die erfindungsgemässe Packung zusammengesetzt ist, besteht aus mehreren gitterrostförmigen Grundelementen mit einer Höhe von 10 bis 250 mm. Diese nichtmetallischen Grundelemente sind horizontal zueinander passend zu einer Schicht mit einer Fläche bis zu 0,2 m2 und vertikal in 4 bis 8 derartigen Schichten angeordnet. Dabei können keramische Grundelemente unterschiedlicher Höhe enthalten sein. Bei der Herstellung der Packung werden vorzugsweise zunächst Packungskörper aus ungebrannten keramischen Grundelementen zusammengefügt.

Danach wird der Packungskörper der Packung gegebenenfalls der Kolonnenform angepasst und anschliessend dem Brennprozess unterworfen. Der auf diese Weise erhaltene kompakte feste Packungskörper mit einem Volumen von beispielsweise ca. 0,05 m3 und einer Masse von beispielsweise ca. 30 kg dient sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung zum Packungsaufbau. Die Abmessungen des festen Packungskörpers sind jeweils so gewählt, dass sich für Montagezwecke noch handhabbare Grössen und Massen ergeben. Erfindungsgemäss besitzen die

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keramischen Grundelemente in der Regel Gitteröffnungen mit einem viereckigen, vorzugsweise quadratischen oder rechteckigen, oder sechseckigen, vorzugsweise gleichseitig sechseckigen, Querschnitt. Dabei schliesst die Achse der Gitteröffnung und die Schichtebenen jeweils einen spitzen Winkel, d.h. einen Winkel von kleiner als 90°, insbesondere einen Winkel von 45 bis 75°, ein.

Die äusseren Konturen der Grundelemente sind bevorzugt mit Rippen und Nuten versehen, die so angeordnet sind, dass beim horizontalen Aneinanderfügen der Grundelemente die freien Durchströmöffnungen zwischen den Grundelementen etwa denen einer Gitteröffnung entsprechen und gleichzeitig einen stabilen Aufbau der Grundeinheit der Packung gewährleisten. Der vertikale Aufbau der Grundeinheit der Packung ist vorteilhafterweise so gestaltet, dass zwei aufeinanderfolgende Grundelemente alternierend angeordnet sind und eine Versetzung von 1 bis 2 Wandstärken aufweisen.

Durch die Vorfertigung der Packungskörper, z. B. durch Strangformen, bleibt der Aufwand beim eigentlichen Packungsbau gering. Die erfindungsgemässe Packung gewährleistet einen intensiven Stoff- und/oder Wärmeaustausch zwischen flüssiger und gasförmiger Phase. Dies wird durch die aufgezwungene zick-zack-förmige Bewegung der Gasphase, die Verteilung der Gasphase von der Gitteröffnung einer Schicht auf mehrere Gitteröffnungen der darüberliegenden Schicht, durch geschaffene Störstellen und Abtropfkanten für die flüssige Phase und eine gute Flüssigkeitsselbstverteilung erreicht.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 im einzelnen:

Fig. 1 Anordnung zweier Grundelemente in horizontaler Richtung;

Fig. la eine Seitenansicht eines Grundelementes, worin die Rippen sichtbar sind;

Fig. lb eine Seitenansicht eines Grundelementes, worin die Nuten sichtbar sind;

Fig. 2 Schnittdarstellung des vertikalen Packungsaufbaus;

Fig. 3 Anpassung der Packung an den Kolonnendurchmesser.

Die dargestellten Grundelemente 1 besitzen am äusseren Umfang Rippen 2 und die durch die Rippen 11 gebildeten Nuten 5 3, die der Herstellung eines stabilen Packungsverbandes in horizontaler Richtung dienen. Zusätzlich wird durch diese Rippen und Nuten erreicht, dass auch die äussere Fläche als Austauschfläche zur Verfügung steht und insgesamt die spezifische Oberfläche vergrössert wird. Die Achsen 8 der Gitteröffnungen io 4, in den Fig. 1 und 2 mit quadratischem Querschnitt, bilden mit der Schichtebene 9 einen Winkel <90°. Dadurch, dass aufeinanderfolgende Grundelemente gegenüber dem vorhergehenden Grundelement bezüglich der Normalen zur Schichtebene um 180° gedreht wird, wobei sich die Öffnungsachsen 8 der benach 15 barten Schichten jeweils kreuzen, entsteht, wie aus Fig. 2 hervorgeht, eine Zick-Zack-Strömung für die Gas- bzw. Dampfphase, die sich für die durchzuführenden Stoff- und/oder Wärmeübertragungsprozesse vorteilhaft auswirkt. Die Versetzung aufeinanderfolgender Schichten 5 um ein bis zwei Wandstärken unter-20 stützt ebenfalls die Turbulenzausbildung in der Gas- bzw. Dampfphase und erzwingt eine ständige Neudispergierung der flüssigen Phase nach jeder Schicht. Diese Versetzung führt ausserdem zu einer gewissen Selbstverteilung der Flüssigkeit über den Querschnitt.

25 Durch geeignete Bindemittel wird aus den keramischen Grundelementen im Rohzustand in der beschriebenen Art und Weise der horizontalen und vertikalen Anordnung die Grundeinheit der Packung aufgebaut und durch Brennen vorgefestigt. Die maximale Grösse der Grundeinheit der Packung wird im allge-30 meinen durch die Kolonnenabmessungen in Verbindung mit der angewendeten Montagetechnologie begrenzt. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der an die innere Form 10 der Kolonne angepassten Packungskörper 6. Ebenfalls sichtbar sind spezielle Randelemente 7, die bereits im Rohzustand einen entsprechen-35 den Formschnitt erhalten und ansonsten den gleichen Aufbau wie die oben beschriebenen Packungskörper aufweisen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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io

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PATENTANSPRÜCHE

1. Nichtmetallische Packung für eine Kontaktkolonne zur Kontaktierungfluider Phasen, bestehend aus horizontal angeordneten Grundelementen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere 10 bis 250 mm hohe keramische, gitterrostförmige Grundelemente (1) horizontal aneinander anliegend in Schichten zu einem eine einteilige Baueinheit bildenden Packungskörper (6) derart zusammengefügt sind, dass die Achsen (8) der Gitteröffnungen (4) mit den Schichtebenen (9) jeweils einen spitzen Winkel (a) einschliessenund sich die Öffnungsachsen (8) benachbarter Schichten jeweils kreuzen und dass die Packung aus sowohl in horizontaler Richtung nebeneinander als auch in vertikaler Richtung übereinander angeordneten Packungskörpern gebildet ist.
2. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1, dadurch 15 gekennzeichnet, dass die Achsen der Gitteröffnungen (4) mit den Schichtebenen einen Winkel von 45 bis 75° einschliessen.
3. Nichtmetallische Packung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass 4 bis 8 Schichten den Packungskörper (6) bilden. 20
4. Nichtmetallische Packung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgende Schichten eine Versetzung (5) von 1 bis 2 Wandstärken aufweisen.
5. Nichtmetallische Packung nach einem der Ansprüche 1 bis 25

4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Packungskörper (6) Grundelemente (1) unterschiedlicher Höhe enthalten sind.
6. Nichtmetallische Packung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteröffnungen (4) sechseckig ausgeführt sind.
7. Nichtmetallische Packung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitteröffnungen (4) vierek-kig, insbesondere rechteckig und quadratisch ausgeführt sind.
8. Nichtmetallische Packung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundelemente an den Rand- 35 zonen mit Rippen (2) und Nuten (3) versehen sind.
9. Nichtmetallische Packung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Grundelemente (1) stranggeformt sind.
10. Kontaktkolonne mit einer nichtmetallischen Packung 40 nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Packimgskörper (6) in der Kolonnenrandzone der Kolonnenform angepasst sind.
11. Verfahrenzur Herstellung einer nichtmetallischen Pak-kung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich- 45 net, dass zunächst stranggeformte ungebrannte keramische Grundelemente zu einem einteiligen Packungskörper zusammengefügt und anschliessend einem Brennprozess unterworfen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

dass der Packungskörper vor dem Brennprozess der Kolonnenform angepasst wird.

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