CS250270B1

CS250270B1 - Arranged column filling for diffusion and thermal processes

Info

Publication number: CS250270B1
Application number: CS261685A
Authority: CS
Inventors: Vlastimil Braun
Original assignee: Vlastimil Braun
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Předmětem řešení je uspořádaná výplň kolon pro difúzní a tepelné procesy, tvořená soustavou střídavě orientovaných ploch, vzájemně vymezujících mezi svisle uloženými vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, klikatě probíhající kanály, zprostředkující průtočné spojení mezi horní a spodní částí kolony. Účelem řešení je vytvoření výplně umožňující velký výkon kolony při relativně nízkých nákladech na materiál pro zhotovení výplně. Uvedeného účelu je dosaženo tak, že mezi deskami (1) jsou upraveny řady pásků (3) střídavě lomeného tvaru, uspořádaných za sebou v pravidelných rozestupech, orientovaných příčně k deskám (1) pod úhlem od 30° do 90° a majících celkový sklon ke svislici od 0° do 45°. Materiál pro pásky (3) se volí tak, aby měl dobré kapilární vlastnosti a může jím být například skleněná tkanina. Řešení je využitelné při všech procesech, kde dochází k výměně hmoty a tepla mezi kapalnou a plynnou fází, například cestou destilace nebo absorpce, nebo mezi dvěma kapalinami, například extrakcí.The subject of the solution is an arranged column packing for diffusion and thermal processes, formed by a system of alternately oriented surfaces, mutually defining between vertically arranged mutually parallel plates, placed one after the other at regular intervals, zigzag channels, mediating a flow connection between the upper and lower parts of the column. The purpose of the solution is to create a packing enabling a high column performance at relatively low costs for material for making the packing. The stated purpose is achieved by arranging between the plates (1) rows of strips (3) of alternately bent shape, arranged one after the other at regular intervals, oriented transversely to the plates (1) at an angle from 30° to 90° and having a total inclination to the vertical from 0° to 45°. The material for the strips (3) is chosen so that it has good capillary properties and can be, for example, glass fabric. The solution can be used in all processes where mass and heat are exchanged between a liquid and a gas phase, for example by distillation or absorption, or between two liquids, for example by extraction.

Description

Vynález se týká uspořádané výplně kolon pro difúzní a tepelné procesy, na kterých lze vyměňovat hmotu a teplo mezi kapalnou a plynnou fází, například cestou destilace nebo absorpce, nebo mezi dvěma kapalinami, například extrakcí.The invention relates to an arranged column packing for diffusion and heat processes in which mass and heat can be exchanged between a liquid and a gas phase, for example by distillation or absorption, or between two liquids, for example by extraction.

Výplně kolon, používaných pro uvedené účely, jsou bud neuspořádané, tj. volně sypané, nebo uspořádané, kde jednotlivé elementy nebo celé části elementů se skládají do předem stanoveného geometrického tvaru. Z mnoha druhů uspořádaných výplní jsou z hlediska účinnosti a spotřeby energie zvláště výhodné ty, které jsou tvořeny soustavou střídavě orientovaných ploch, vymezujících mezi svisle uloženými vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, klikatě probíhající kanály, které zprostředkují průtočné spojení mezi horní a spodní částí kolony. Soustavy střídavě orientovaných ploch jsou obvykle vytvářeny jako různě tvarované mezistěny, jejichž základním materiálem je plech, perforovaný plech, tahokov, kovová síťovina nebo pletenina, případně též keramická hmota. Nevýhodou uvedených vý; plní jsou značné náklady na jejich výrobu, zejména u kovových materiálů, které s ohledem na čistotu prostředí kolony a protikorozní požadavky obsahují značný podíl drahých legujících prvků.The column fillings used for the above purposes are either disordered, i.e., loose, or arranged, where the individual elements or entire portions of the elements are folded into a predetermined geometric shape. Of the many types of packings arranged, in terms of efficiency and energy consumption, those consisting of an array of alternately oriented surfaces delimiting zig-zag channels running vertically spaced apart at regular intervals between each other are vertically spaced channels that mediate the flow connection between the upper and the lower portions. the bottom of the column. Arrangements of alternately oriented surfaces are usually formed as differently shaped partition walls, the basic material of which is sheet metal, perforated sheet metal, expanded metal, metal mesh or knitted fabric, possibly also ceramic material. The disadvantage of the above mentioned; there are considerable production costs, especially for metallic materials which contain a significant proportion of expensive alloying elements due to the purity of the column environment and the anti-corrosion requirements.

Odstranění těchto nevýhod řeší vynález, jehož podstata spočívá v tom, že mezi svisle uloženými, vzájemně rovnoběžnými deskami, umístěnými za sebou v pravidelných rozestupech, jsou upraveny řady pásků střídavě lomeného tvaru, uspořádaných za sebou v pravidelných rozestupech, orientovaných příčně k deskám pod úhlem od 30° do 90° a majících celkový sklon ke svislici od 0° do 45°.The elimination of these disadvantages is solved by the invention which consists in that between the vertically arranged, mutually parallel plates, placed one after the other at regular intervals, a series of strips of alternately angled shape, arranged one after the other at regular intervals oriented transversely to the plates 30 ° to 90 ° and having a total vertical inclination of 0 ° to 45 °.

Ve výhodném provedení je na každé straně deslky upravena jedna řada pásků, jejichž jedna hraba se dotýká plochy desky a druhá hrana protilehlého pásku sousední desky, přičemž každý úsek pásku mezi dvěma jeho Ohyby se vzájemně 'kříží s jedním z úseků protilehlého pásku. K uchycení pásků slouží upevňovací elementy, upravené v místech ohybů pásků, například jazýčky, tvořené prostřihy a svírající s ní úhel od 30° do 90°. Šířka pásků je s výhodou zvolena tak, že vzdálenost mezi dvěma sousedními deskami je menší než dvojnásobná šířka pásku. Pásky mohou tvořit souvislý pás, který přechází přes výřezy v horní a dolní hraně desky střídavě z jedné její strany na druhou. Jako materiál pásků může sloužit skleněná tkanina nebo jiná látka s dobrými kapilárními vlastnostmi. Vzájemná poloha desek je zajištěna výztuhami, opatřenými vnitřními štěrbinami, které zapadají do odpovídajících vnějších štěrbin na horních a dolních hranách desky.In a preferred embodiment, on each side of the plate is provided one row of strips, one rake touching the surface of the plate and the other edge of the opposite strip of the adjacent plate, each strip section between two bends thereof intersecting each other with one of the opposite strip sections. The fastening elements are provided at the bending points of the bands, for example tongues formed by cuts and forming an angle of 30 ° to 90 ° with the bands. Preferably, the width of the tapes is selected such that the distance between two adjacent plates is less than twice the width of the tape. The strips may form a continuous strip that passes through slits in the upper and lower edges of the plate alternately from one side thereof to the other. As the tape material, a glass cloth or other substance with good capillary properties may serve. The relative position of the plates is ensured by stiffeners provided with internal slits which fit into the corresponding outer slots on the upper and lower edges of the plate.

Na rozdíl od známých řešení umožňuje 'vynález vytvoření náplní kolon z levných materiálů o nízké hmotnosti, například ze skleněné tkaniny, což výrazně snižuje náklady na jejich výrobu. Velký objem výplně příznivě ovlivňuje výkon kolony a snížení tlakových ztrát, které je podmínkou pro použití výplně při vakuových procesech. Uspořádání pásků a jejich tvar zaručují velký měrný povrch výplně a výhodný rozvod kapaliny, zvláště při použití materiálů s dobrými kapilárními vlastnostmi.In contrast to the known solutions, the invention allows the formation of column packings of inexpensive lightweight materials, such as glass fabric, which greatly reduces production costs. The large packing volume favorably affects the performance of the column and the reduction of pressure losses, which is a prerequisite for the use of the packing in vacuum processes. The configuration and shape of the tapes ensure a large specific surface area of the filler and a favorable liquid distribution, especially when using materials with good capillary properties.

Na přiložených výkresech je znázorněn příklad uspořádané výplně kolony podle vynálezu, kde představuje obr. 1 část výplně v axonometrickém pohledu, obr. 2 desku s pásky v nárysu, obr. 3 část výplně v bokorysu! a obr. 4 uspořádání výztuh horní části výplně v axonometrickém pohledu.1 shows a part of the packing in axonometric view, FIG. 2 shows a plate with strips in front view, FIG. 3 shows a portion of the packing in side view! and FIG. 4 is an axonometric view of an arrangement of stiffeners of the top of the filler.

Jak je zřejmé z obr. 1, 2 a 3, skládá se výplň podle vynálezu ze svisle uložených vzájemně rovnoběžných desek 1, umístěných za sebou v pravidelných rozestupech a dále ze svisle uložených vzájemně rovnoběžných pásků 3 střídavě lomeného tvaru, umístěných kolmo k deskám 1. Pásky 3 jsou uspořádány v řadách, přičemž na každé straně desky je upravena vždy jedna řada pásků 3. Jedna hrana pásků 3 každé řady se vždy dotýká po celé své délce plochy desky 1 a druhá hrany protilehlého pásku 3 sousední desky 1, přičemž každý úsek 7 pásku 3 mezi jeho dvěma ohyby 8 se vzájemně kříží s jedním z úseků 7 protilehlého pásku 3. Křížení pásků 3 je zřejmé z obr. 2, kde jedna řada pásků 3 je znázorněna plnou a druhá řada přerušovanou čarou. Upevňovací elementy pásků 3 jsou jazýčky 2, tvořené průstřihy desky 1 a vyhnuté kolmo k její rovině. Jazýčky 2 jsou uspořádány vedle sebe vždy ve dvou vodorovných řadách nad sebou, přičemž jazýčky 2 vyšší řady jsou upraveny na jedné a jazýčky 2 nižší řady na druhé straně desky 1. Dvojice řad jazýčků 2 jsou uspořádány ve stejných rozestupech po celé výšce desky 1. Pásky 3 jsou k jazýčkům 2 uchyceny tak, že na ně dosedají vnitřními stranami svých ohybů 8, přičemž svými horními a dolními konci jsou uchyceny k jazýčkům 3 nejvýše a nejníže položené řady. Vzájemná poloha desek 1 je zajištěna výztuhami 4 ve tvaru svisle uložených rovných pruhů, upravených kolmo k plochám desek 1 a opatřených vnitřními štěrbinami 5, které zapadají do odpovídajících vnějších štěrbin 6 na horních a dolních hranách desky 1.As is apparent from Figures 1, 2 and 3, the filler according to the invention consists of vertically spaced mutually parallel plates 1 spaced at regular intervals and further vertically spaced mutually parallel strips 3 of alternating angular shape, perpendicular to the plates 1. The strips 3 are arranged in rows, one row of strips 3 being provided on each side of the plate. One edge of the strips 3 of each row always touches the entire surface of the plate 1 and the other edge of the opposite strip 3 of the adjacent plate 1. The intersection of the strips 3 is apparent from FIG. 2, where one row of strips 3 is shown in solid and the other row in a broken line. The fastening elements of the strips 3 are tabs 2 formed by cuts of the plate 1 and bent perpendicular to its plane. The tongues 2 are arranged side by side in two horizontal rows one above the other, the tongues 2 of the higher row being arranged on one and the tongues 2 of the lower row on the other side of the plate 1. The pairs of tongue rows 2 are arranged equally spaced along the height of the plate 1. 3 are fastened to the tongues 2 by abutting them with the inner sides of their bends 8, with their upper and lower ends attached to the tongues 3 of the highest and lowest rows. The relative position of the plates 1 is ensured by stiffeners 4 in the form of vertically arranged straight strips arranged perpendicular to the surfaces of the plates 1 and provided with internal slots 5 which fit into corresponding external slots 6 at the upper and lower edges of the plate 1.

Během provozu kolony dopadají kapky zpracovávané kapaliny, vycházející z neznázorněného rozdělovače, na plochy pásků 3 a desek 1. V důsledku uspořádání výplně dopadají kapky kapaliny z rozdělovače vždy na některý z pásků 3 nebo na desku 1, po které kapalina steče a dostane se opět do styku s páskem 3, který se dotýká příslušné desky 1. Při stékání po plochách desek 1 a plochách pásků 3, které jsou vlivem kapilarity smáčeny z obou stran, se kapalina dostává do styku s plynem, proudícím kaná250270 ly výplně zespodu směrem nahoru. Tím, že kanály výplně vymezené pásky 3 jsou lomené, dochází v místech ohybů 8 pásků 3 k turbulenci plynné fáze a promíchávání kapaliny na páscích 3 i mezi nimi a k přestupu tepla a hmoty mezi fázemi.During operation of the column, the droplets of the treated liquid coming from the manifold (not shown) fall on the surfaces of the strips 3 and the plates 1. As a result of the packing arrangement, the droplets of the liquid from the manifold always fall on one of the strips 3 or the plate 1. In contact with the strip 3 which touches the respective plate 1. When running down the surfaces of the plates 1 and the surfaces of the strips 3 which are wetted from both sides by capillarity, the liquid comes into contact with the gas flowing through the channel 2505070 from underneath upwards. Because the channels of the filling of the defined strip 3 are kinked, there is turbulence of the gas phase at the points of bending 8 of the strips 3 and mixing of the liquid on and between the strips 3 and heat and mass transfer between the phases.

Místo celkově vertikálního uložení mohou být pásky 3 uloženy též se sklonem ke svislici v rozmezí od 0° do 45°. Desky 1 a pásky 3 mohou být též k sobě skloněny tak, že jednotlivé úseky 7 pásků 3 svírají s rovinou desky úhly v rozmezí od 30° do 90°. Úklon úseků 7 pásků 3 je docílen obdobným úklonem jazýčků 2 vzhledem k rovině desky 1 v rozmezí od 30° do 90°. Jednotlivé pásky 3 mohou být uspořádány do souvislého pásu, který přechází přes výřezy v horní a dolní hraně desky 1 střídavě z jedné její strany na druhou. Konce 'pásu jsou uchyceny na jazýčcích 2 spodních řad na obou stranách desky 1. Materiál pásků 3 se volí tak, aby jeho kapilární vlastnosti zaručovaly rovnoměrné smáčení pásků 3, které je hlavním předpokladem dobré dělicí schopnosti výplně. Tomuto účelu vyhovuje zejména skleněná tkanina, která se navíc vyznačuje nízkou hmotností. Tloušťka pásků 3 se volí co nejmenší, aby hmotnost výplně byla co nejvíce snížena. Aby bylo dosaženo co nejtěsnějšího styku mezi deskami 1 a pásky 3, volí se šířka pásků 3 tak, že její dvojnásobek přesahuje vzdálenost mezi dvěma deskami 1.Instead of an overall vertical mounting, the strips 3 may also be mounted with a vertical inclination of 0 ° to 45 °. The plates 1 and the strips 3 can also be inclined so that the individual sections 7 of the strips 3 form angles in the range from 30 ° to 90 ° with the plane of the plate. The inclination of the sections 7 of the strips 3 is achieved by a similar inclination of the tongues 2 with respect to the plane of the plate 1 in the range from 30 ° to 90 °. The individual strips 3 may be arranged in a continuous strip which passes through slits in the upper and lower edges of the plate 1 alternately from one side thereof to the other. The ends of the strip are attached to the tongues 2 of the lower rows on both sides of the plate 1. The material of the straps 3 is chosen such that its capillary properties ensure uniform wetting of the straps 3, which is a prerequisite for good separating ability of the filler. In particular, a glass fabric, which is additionally characterized by a low weight, is suitable for this purpose. The thickness of the strips 3 is chosen as low as possible in order to reduce the filling weight as much as possible. In order to achieve the closest contact between the plates 1 and the strips 3, the width of the strips 3 is chosen so that it is twice as large as the distance between the two plates 1.

Materiálem desek 1 může být kov, keramika nebo sklo. Jejich tloušťka vzhledem k jejich nevelkému zatížení může být relativně malá, například u ocelí 0,3 až 0,5 mm. Pro docílení zvýšeného turbulentního míchání kapaliny mohou být v deskách vytvořeny vodorovné výřezy nebo vylisovány vodorovné vlnky v řadách nad sebou a vedle sebe tak, aby ve vodorovném směru byly přesazeny.The material of the plates 1 may be metal, ceramic or glass. Their thickness due to their low load may be relatively small, for example for steels 0.3 to 0.5 mm. In order to achieve increased turbulent mixing of the liquid, horizontal slits can be formed in the plates or horizontal ripples pressed in rows one above the other and side by side so as to be offset horizontally.

U menších průměrů kolon je výplň tvořena svazkem desek 1 a. pásků 3. U větších průměrů jsou desky 1 a pásky 3 seřazeny do bloků, kterými se vyplní prostor kolony. Rozměry bloků jsou přitom voleny tak, aby prošly průlezy do kolony. Výztuhy 4 jsou pak podle okolností uspořádány buď po celé šířce svazku nebo po celé šířce bloku. Vzhledem k tomu, že desky 1 mají omezenou výšku, ukládají se jednotlivé vrstvy tvořené řadou desek 1 nad sebou, přičemž jsou vzá' jemně pootočeny, například o 45° nebo 90°.For smaller column diameters, the filler consists of a stack of plates 1 and 3 of strips. For larger diameters, the plates 1 and strips 3 are arranged in blocks to fill the column space. The dimensions of the blocks are selected in such a way as to pass through the manholes into the column. The stiffeners 4 are then arranged either along the entire width of the beam or along the entire width of the block. Since the plates 1 have a limited height, the individual layers consisting of a row of plates 1 are stacked one above the other and are slightly rotated, for example by 45 ° or 90 °.

Přesto, že výplň v popsaném provedení je určena především pro uskutečňování procesů spojených se stykem kapaliny s plynem, může být též použita u procesů, kde se stýká kapalina s kapalinou.Although the filler in the described embodiment is primarily intended for carrying out liquid-gas contacting processes, it can also be used in liquid-liquid contacting processes.

Claims

SUBJECT

Arranged column packing for diffusion and thermal processes, consisting of a system of alternately oriented surfaces defining mutually parallel plates arranged vertically spaced at regular intervals therebetween, zig-zag channels providing a flow connection between the top and bottom of the column, that between the plates (1j) there are arranged rows of alternating-angled paddles (3) arranged at regular intervals, transversely to the plates (1j) at an angle of 30 ° to 90 ° and having a total vertical inclination of 0 ° to 45 °.

Arrangement of columns according to claim 1, characterized in that on each side of the plate (1) there is provided one row of strips (3), one edge of which touches the surface of the plate (1j) and the other edge of the opposite strip (3) of the adjacent plate (3). 1j, wherein each band section (7J) between two of its bends (8) crosses one another with one of the sections (8) of the opposite band (3).

Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the strips (3) are

BACKGROUND OF THE INVENTION fastened to the board (1) by fastening elements provided on the board (1) at the bends (8J of the bands (3)).

Arrangement according to claim 3, characterized in that the fastening elements are tongues (2) formed by the cuts of the plate (11) and forming an angle of 30 ° to 90 ° therewith.

Arrangement according to Claims 2 to 4, characterized in that the distance between two adjacent plates (1) is less than twice the width of the strip (3).

Arrangement according to rolls 1 to 5, characterized in that the strips (3) form a continuous strip which passes over the slots in the upper and lower edges of the plate (11) alternately from one side thereof to the other.

Arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the strips (3) are made of glass fabric.

Arrangement of columns according to Claims 1 to 7, characterized in that stiffeners (4) are provided transverse to the plates (1j), provided with internal slots (5) which fit into corresponding external slots (6) at the upper and lower edges of the plates (1). 1).