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DE8700639U1 - Column for mass and/or heat exchange and for carrying out chemical reactions in cocurrent or countercurrent - Google Patents

Column for mass and/or heat exchange and for carrying out chemical reactions in cocurrent or countercurrent

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Publication number
DE8700639U1
DE8700639U1 DE8700639U DE8700639U DE8700639U1 DE 8700639 U1 DE8700639 U1 DE 8700639U1 DE 8700639 U DE8700639 U DE 8700639U DE 8700639 U DE8700639 U DE 8700639U DE 8700639 U1 DE8700639 U1 DE 8700639U1
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DE
Germany
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column
column according
passage openings
cross
packing
Prior art date
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Application number
DE8700639U
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German (de)
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Sulzer AG
Original Assignee
Gebrueder Sulzer AG
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Publication date
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Description

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Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, SchweizGebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, Switzerland

Kolonne für Stoff- und/oder Wärmeaustausch und für die Durchführung chemischer Reaktionen im Gleich- oder Gegen- strom. -- &mdash;Column for mass and/or heat exchange and for carrying out chemical reactions in cocurrent or countercurrent flow. -- &mdash;

Die Erfindung betrifft eine Kolonne für Stoff- und/oder Wärmeaustausch und für die Durchführung chemischer Reaktionen im Gleich- oder Gegenstrom gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a column for mass and/or heat exchange and for carrying out chemical reactions in cocurrent or countercurrent according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Kolonnen mit Packungskörpern mit geordneter Struktur sind beispielsweise aus den schweizerischen Pa- · tentschriften 398 503, 627 263, 578 370, der EP-PS 70 917 und der DE-PS 25 22 106 bekannt.Such columns with packing bodies with an ordered structure are known, for example, from Swiss patents 398 503, 627 263, 578 370, EP-PS 70 917 and DE-PS 25 22 106.

Weiterhin sind Kolonnen mit derartigen Packungskörpern auch in dem Artikel "Flüssig-Flüssig-Extraktion in Kolonnen mit regelmässigen Füllkörperpackungen" von R. Billet und J. Mackowiak in der Zeitschrift "Verfahrenstechnik" 15 (1981) auf Seite 898 bis 904 beschrieben.Furthermore, columns with such packing bodies are also described in the article "Liquid-liquid extraction in columns with regular packings" by R. Billet and J. Mackowiak in the journal "Verfahrenstechnik" 15 (1981) on pages 898 to 904.

ie Miothe million

Packungskörper mit geordneter Struktur zeichnen sich durch einen besonders geringen Strömungswiderstand und einen hohen Leervolumenanteil aus.Packing bodies with an ordered structure are characterized by a particularly low flow resistance and a high empty volume fraction.

Bei Mehrphasenströmung können sich deshalb besonders in Extraktionskolonnen und Gas-Flüssig / Blasenkolonnen leicht grossräumige Zirkulationsströmungen einstellen, welche zu einer axialen Vermischung der Phasen und dadurch zu einem verschlechterten Stoff- bzw. Wärmeaustausch führen. Es sei darauf hingewiesen, dass solche Zirkuationsstromungen bei grösseren Kolonnendurchmessern vermehrt auftreten und schwer beherrschbar sind. Aüsserdem durchströmt die disperse Phase die Packungskörper relativ unbehindert und wird ungenügend dispergiert. Der Hold-up (Volumenanteil) an disperser Phase ist relativ gering. Das hat eine kleinere Stoffaustauschfläche zur Folge, da sich weniger und grössere Tropfen ausbilden.In multiphase flow, large-scale circulation flows can easily occur, particularly in extraction columns and gas-liquid/bubble columns, which lead to axial mixing of the phases and thus to a deterioration in mass and heat exchange. It should be noted that such circulation flows occur more frequently with larger column diameters and are difficult to control. In addition, the disperse phase flows through the packing bodies relatively unhindered and is insufficiently dispersed. The hold-up (volume fraction) of disperse phase is relatively low. This results in a smaller mass transfer area, since fewer and larger droplets are formed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Prozessen, wie sie die Erfindung betreffen, den Stoff- bzw. Wärmeaustausch gegenüber den bekannten Ausführungen von Kolonnen zu verbessern ohne die Belastung erheblich zu reduzieren, unabhängig von der Grosse der Kolonnen.The invention is based on the object of improving the mass or heat exchange in processes as they relate to the invention compared to the known designs of columns without significantly reducing the load, regardless of the size of the columns.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved according to the invention with the features specified in the characterizing part of claim 1.

3030

3535

Wenn auch die Erfindung die Ausbildung einer Zwischenplatte mit einer einzigen Durchtrittsöffnung umfassen soll, so besteht jedoch eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, dass über der Zwischenplatte eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen angeordnet sein kann. Hierbei können die Durchtrittsöffnungen z.B. kreisförmig, schlitzartig, quadratisch oder dreieckig ausgebildet sein.Although the invention is intended to include the formation of an intermediate plate with a single through-opening, an advantageous embodiment of the invention is that a number of through-openings can be arranged above the intermediate plate. The through-openings can be circular, slot-like, square or triangular, for example.

Weiterhin können die Durchtrittsöffnungen alle gleiche Querschnitte, z.B. mit einem Durchmesser von 5 bis 15 mm,Furthermore, the openings can all have the same cross-section, e.g. with a diameter of 5 to 15 mm.

aufweisen.exhibit.

Es ist jedoch auch möglich, Durchtrittsöffnungen unterschiedlicher Form und Bemessung in den Zwischenplatten vorzusehen. Dieses kann insbesondere dann angewendet werden, wenn sehr unterschiedliche Durchsätze der dispersen und der kontinuierlichen Phase vorliegen. Hierbei wird die Phase mit dem kleineren Durchsatz vorzugsweise die kleineren Löcher und die Phase mit dem grösseren Durchsatz vörzugsweise die grösseren Löcher durchströmen. Vorteilhaft liegt der Bereich des durch die Durchtrittsöffnungen gebildeten freien Querschnitts in der Grössenordnung von 40 bis 60 % des Plattenquerschnitts, wie experimentell nachgewiesen werden kann.However, it is also possible to provide passage openings of different shapes and dimensions in the intermediate plates. This can be used in particular when the throughputs of the disperse and continuous phases are very different. In this case, the phase with the smaller throughput will preferably flow through the smaller holes and the phase with the larger throughput will preferably flow through the larger holes. The area of the free cross-section formed by the passage openings is advantageously in the order of 40 to 60% of the plate cross-section, as can be proven experimentally.

1515

Im folgenden werden anhand der an nachstehender Stelle angeführten Tabelle sowie in einem in Fig. 1 dargestellten Diagramm überraschende Ergebnisse und Vorteile einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kolonne gegenüber einer bekannten Kolonne mit geordneten Packungskörpern ohne Zwischenplatten bzw. gegenüber einer bekannten Siebbodenkolonne erläutert.In the following, surprising results and advantages of a column designed according to the invention compared to a known column with ordered packing bodies without intermediate plates or compared to a known sieve plate column are explained using the table below and a diagram shown in Fig. 1.

kolonnen, Hierbei sollen alle diese Extraktions- /<mit dem Stoff-columns, Here all these extraction /< with the material

system Toluol / Aceton / Wasser betrieben werden.system toluene / acetone / water.

3030

Bei diesen Untersuchungen war Toluol die disperse Phase D, Wasser die kontinuierliche Phase C und Aceton die aus der kontinuierlichen Phase in die disperse Phase übergehende Komponente, d.h. Stoffaustauschrichtung C-^D.In these investigations, toluene was the disperse phase D, water the continuous phase C and acetone the component passing from the continuous phase to the disperse phase, i.e. mass transfer direction C-^D.

3535

Während die Messwerte für eine Kolonne mit Packungskörpern ohne Zwischenplatten und für eine Siebbodenkolonne der Abbildung 3 aus dem Artikel "Leistungs- und Kostenvergleich verschiedener Apparatebauarten für die Flüssig-Flüssig-Extraktion" von J. Stichlms·ir in der Zeitschrift Chemie-Ingenieur-Technik, 52. Jahrgang / Heft 3 / März 1980,While the measured values for a column with packing bodies without intermediate plates and for a sieve plate column of Figure 3 from the article "Performance and cost comparison of various apparatus designs for liquid-liquid extraction" by J. Stichlms·ir in the journal Chemie-Ingenieur-Technik, 52nd year / Issue 3 / March 1980,

1010

II··II··

3 » ! i 93 » ! i 9

entnommen wurden, handelt es sich bei dem in Fig. 3 angegebenen Belastungsbereich und den in der Tabelle angege~ benen Grossen um experimentell ermittelte Werte.The load range indicated in Fig. 3 and the sizes given in the table are experimentally determined values.

Wie aus der Tabelle, Fig. 1 und aus der Zeitschrift "German Chemical Engineering", Edition 3, 1984, Seite 182 hervorgeht, wird bei dem genannten Stoff system und der Sitoffaustauschrichtung C ■> D bei einer Kolonne mit Packungskörpern chnG Zwischeivlatten (SMV) nur eine Treimleistung von ca. 0,8 bis 1,0 Trennstufe/m (HETS = 1 bis 1,25 m ) bei einer maximalen Belastung von ca. 90 (m3/m2h) erreicht.As can be seen from the table, Fig. 1 and from the magazine "German Chemical Engineering", Edition 3, 1984, page 182, with the material system mentioned and the mass transfer direction C ■> D, a column with packings chnG intermediate plates (SMV) only achieves a separation efficiency of approx. 0.8 to 1.0 separation stages/m (HETS = 1 to 1.25 m ) at a maximum loading of approx. 90 (m 3 /m 2 h).

Ueberraschend zeigt sich nun, dass durch den Einbaiu der erfindungsgemässen Zwischenplatten die Trennstufenzahl/m auf 3 bis 4 (HETS =0,25 bis 0,3 m ) ansteigt und dabei die maximale Belastung Bm&ldquor;
zurückgeht (vergl. Tabelle und Fig. 1 (SMV Z)).
Surprisingly, it has now been shown that by installing the intermediate plates according to the invention, the number of separation stages/m increases to 3 to 4 (HETS = 0.25 to 0.3 m ) and the maximum load B m "
(see table and Fig. 1 (SMV Z)).

nur auf ca. 60 bis 70 (m /m h)only to approx. 60 to 70 (m /m h)

2020

Dieses Ergebnis ist gegenüber den auf den Stand der Technik beruhenden Annahmen überraschend und nicht vorhersehbar.This result is surprising and unpredictable compared to the assumptions based on the state of the art.

2525

So sollen bei einer Siebbodenkolonne für Systeme mit hoher Grenzflächenspannung die Lochdurchmesser der Siebböden 2 .mm nicht überschreiten bei einem von der Gesamtheit der Löcher gebildeten freien Querschnitt von ca. 5 % des Siebbodenquerschnitts (vergl. die Zeitschrift "Chemie-Ingenieur-Technik", 57 (1985) Nr. 7, S. 567 bis 581).For example, in a sieve plate column for systems with high interfacial tension, the hole diameters of the sieve plates should not exceed 2 mm with a free cross-section formed by the totality of the holes of approx. 5% of the sieve plate cross-section (cf. the magazine "Chemie-Ingenieur-Technik", 57 (1985) No. 7, pp. 567 to 581).

Die maximale Belastung liegt bei diesen bekannten EinbautenThe maximum load for these known installations is

3 2 (SE in Fig. 1) auch nur bei 30 bis 45 (m /m h) und die Höha einer theoretischen Trennstufe (HETS) beträgt ebenfalls 1 bis 1,25 m (vergl. die Zeitschrift "Chemie-Ingenieur-Technik ", 52 (1980), Nr. 3, Seite 253 bis 255 bzw. Fig. 1).3 2 (SE in Fig. 1) also only at 30 to 45 (m /m h) and the height of a theoretical separation stage (HETS) is also 1 to 1.25 m (cf. the magazine "Chemie-Ingenieur-Technik", 52 (1980), No. 3, pages 253 to 255 or Fig. 1).

Eine übliche Grosse zur Charakterisierung der Leistungsfähigkeit einer Extraktionskolonne ist der Verweilzeit-A common parameter for characterizing the performance of an extraction column is the residence time

KennwertCharacteristic value

HETSHETS

min Bmin B

maxMax

Wie sich aus dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm herleiten lässt, beträgt (y · ca 72 (s) für eine Siebbodenkolonne, ca. 40 (s) für eine Kolonne mit geordneten Packungskörpern ohne Zwischenplatten, aber nur 18 (s) für eine erfindungsgemäss ausgebildete Kolonne, wobei alle Messwerte bei einem Extraktionsfaktor e = 1 gelten.As can be deduced from the diagram shown in Fig. 1, (y · approx. 72 (s) for a sieve plate column, approx. 40 (s) for a column with ordered packing bodies without intermediate plates, but only 18 (s) for a column designed according to the invention, whereby all measured values apply to an extraction factor e = 1.

Als Folgerung der vorstehend angegebenen Messwerte ergibt sich, dass gegenüber einer bekannten Siebbodenkolonne das Volumen einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kolonne um ca. einen Faktor 4 und gegenüber einer Kolonne mit geordneten Packungen ohne Zwischenplatten um mehr als einen Faktor reduziert werden kann.As a consequence of the measured values given above, it can be seen that the volume of a column designed according to the invention can be reduced by a factor of approximately 4 compared to a known sieve plate column and by more than a factor compared to a column with ordered packings without intermediate plates.

Ausserdem kann bei einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kolonne eine Kaskadierung (Unterteilung der Kolonne in getrennte Abschnitte gemäss dem Plattenabstand bzw. der Packungsschichthöhe) erreicht werden. Hierdurch werden axiale Mischeffekte und Zirkulationsströmungen unterdrückt.In addition, a column designed according to the invention can be cascaded (dividing the column into separate sections according to the plate spacing or the packing layer height). This suppresses axial mixing effects and circulation flows.

Rückmischungseffekte werden bekanntlich durch die Bodensteinzahl Bo erfasst. Werden grosse Bodensteinzahlen erzielt, so heisst das, dass nur kleine Rückmischungen vorliegen. Messungen in einer Kolonne mit einem Durchmesser von 0,8 m und einer Höhe von 5 m mit einem Stoffsystem Wasser / Luft, wobei Luft die disperse Phase ist, haben gezeigt, dass die Bodensteinzahl / m (Kolonnenlänge / Bo) in einer Kolonne mit geordneten Packungen ohne Zwischenplatten 1,6 und in einer Kolonne mit Zwischenplatten ca. 3 beträgt.Backmixing effects are known to be recorded by the Bodenstein number Bo. If large Bodenstein numbers are achieved, this means that only small amounts of backmixing are present. Measurements in a column with a diameter of 0.8 m and a height of 5 m with a water/air system, where air is the disperse phase, have shown that the Bodenstein number / m (column length / Bo) in a column with ordered packing without intermediate plates is 1.6 and in a column with intermediate plates it is approx. 3.

Die bei einer erfindungsgemässen Kolonne unter den vorstehend angegebenen Bedingungen erreichte Erhöhung derThe increase in the

Trennleistung kann dadurch erklärt werden, dass sich anscheinend eine Koaleszenzschicht der dispersen Phase in einer geordneten Packung unterhalb bzw. oberhalb einer Zwischenplatte ausbildet mit nachfolgender Redispergierung in der benachbarten Packungsschicht.Separation performance can be explained by the fact that a coalescence layer of the disperse phase appears to form in an ordered packing below or above an intermediate plate with subsequent redispersion in the adjacent packing layer.

1010

Zur Verhinderung einer unerwünschten Randgängigkeit besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dass die einzelnen Zwischenplatten in ihrem Randbereich gegen das Mantelrohr der Kolonne abgedichtet welken. Ausführungsformen dieser Dichtung sind in den Kennzeichen der Ansprüche 8 und 9 beschrieben.To prevent undesirable edge penetration, an advantageous development of the invention consists in that the individual intermediate plates are sealed in their edge area against the casing tube of the column. Embodiments of this seal are described in the characteristics of claims 8 and 9.

Wenn die vorstehenden Betrachtungen und Beispiele auch insbesondere auf Extraktionskolonnen gerichtet sind, so kann die Erfindung auch auf Kolonnen Anwendung finden, in welchen z.B. Rektifikations- oder Absorptionsverfahren stattfinden. Bei diesen Verfahren stehen bekanntlich zwei kontinuierliche Phasen im Stoffaustausch. Hierbei wird der abwärtsströmende Flüssigkeitsfilm gestaut, und es kommt zur Ausbildung lokaler Sprudelbereiche mit sehr intensivem Stoffaustausch.Although the above considerations and examples are directed in particular at extraction columns, the invention can also be applied to columns in which, for example, rectification or absorption processes take place. In these processes, as is known, there are two continuous phases in the mass transfer. The downward-flowing liquid film is dammed and local bubbling areas with very intensive mass transfer are formed.

Die Erfindung umfasst auch Kolonnen mit Packungsschichten, die aus Füllkörperschüttungen (z.B. Raschigringen) bestehen. Von besonderem Vorteil ist jedoch die erfindungsgemässe Anwendung auf Kolonnen, bei welchen die PackungsscLichten jeweils aus mindestens einem Packungskörper mit geordneter Struktur bestehen, z.B. wie sie in den in der Einleitung angegebenen Patentschriften beschrieben und dargestellt sind. In derartigen Packungskörpern tritt im Betrieb eine ausgeprägte Quermischungskomponente auf.The invention also includes columns with packing layers consisting of random packings (e.g. Raschig rings). However, the application according to the invention to columns in which the packing layers each consist of at least one packing body with an ordered structure, e.g. as described and shown in the patent documents cited in the introduction, is particularly advantageous. In such packing bodies, a pronounced cross-mixing component occurs during operation.

Während bei Siebbodenkölonnen in den leeren Abschnitten zwischen den Siebboden sich im Betrieb eine ungleichmässige Verteilung der Phasen über den Kolonnenquerschnitt ausbilden kann, sowie eine ausgeprägte Zirkulationsströmung, wirdWhile in sieve tray columns, an uneven distribution of the phases over the column cross-section can develop in the empty sections between the sieve trays during operation, as well as a pronounced circulation flow,

&bull; ■ · SI · I· ·■■ ■ ■ · · I&bull; ■ · SI · I· ·■■ ■ ■ · · I

j J » I · · Ii in · · 9j J » I · · Ii in · · 9

dieses bei einer erfindungsgemässen Kolonne, die an sich aus einer Kombination der Merkmale von Kolonnen mit Packungsschichten und von Kolonnen mit Siebboden mit freien Zwischenräumen besteht, vermieden. 5This is avoided in a column according to the invention, which in itself consists of a combination of the features of columns with packing layers and of columns with sieve bottoms with free spaces. 5

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.The invention is explained below using embodiments shown in the drawing.

Pig. 2 zeigt den Aufriss einer Extraktionskolonne mit Packungen mit geordneter Struktur und Zwischenplatten, die zwischen aufeinanderfolgenden Packungskörpern eingelegt sind.Pig. 2 shows the elevation of an extraction column with ordered packings and intermediate plates, which are inserted between successive packing bodies.

Fig. 3 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele für die Ausführung von Zwischenplatten undFig. 3 to 5 show examples of the design of intermediate plates and

Fig. 6 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Abdichtungen der Siebboden mit dem Mantelrohr einer Kolonne.Fig. 6 to 9 show different embodiments of sealing the sieve tray with the jacket tube of a column.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Extraktionskolonne 1 weist in ihrem oberen und in ihrem unteren Teil Zuführungsstutzen 2 und 3 für eine kontinuierliche Phase C und eine disperse Phase D auf. Im Austauschteil sind Packungskörper 4 mit einer geordneten Struktur, wie sie beispielsweise in den eingangs erwähnten Patentschriften beschrieben und dargestellt sind, angeordnet. Zwischen den Packungskörpern 4 sind erfindungsgemäss gelochte Zwischenplatten 5 ange- ' ordnet.The extraction column 1 shown schematically in Fig. 2 has in its upper and lower parts feed nozzles 2 and 3 for a continuous phase C and a disperse phase D. In the exchange part, packing bodies 4 with an ordered structure, as described and shown for example in the patent documents mentioned at the beginning, are arranged. Perforated intermediate plates 5 are arranged between the packing bodies 4 according to the invention.

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellungsweise eine Zwischenplatte 6, die wie aus Fig. 3a im einzelnen hervorgeht, in gleichmässiger Verteilung mit Löchern gleicher Grosse 7 versehen ist,Fig. 3 shows a schematic representation of an intermediate plate 6, which, as can be seen in detail in Fig. 3a, is provided with holes of the same size 7 in a uniform distribution,

In Fig. 4 ist eine Zwischenplatte 8 dargestellt, die mit grösseren und kleineren Löchern 9 und 10 versehen ist.Fig. 4 shows an intermediate plate 8 which is provided with larger and smaller holes 9 and 10.

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Fig. 5 zeigt eine mit einer zentralen Oeffnung 11 versehene Zwischenplatte 12.Fig. 5 shows an intermediate plate 12 provided with a central opening 11.

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1010

Die Fig. 6 und 6a zeigen eine oberhalb eines Packungskörpers 4 angeordnete, gelochte Zwischenplatte 13, zwischen der und dem Mantelrohr 1 einer Kolonne zur Abdichtung ein geschlitzter Ring 14 angeordnet ist. Der Ring 14 kann z.B. aus Blech, Kunststoff oder auch aus Drahtgewebe bestehen. Die geschlitzten Ringelemente 15, 16 werden zur Abdichtung klappenartig nach innen, 15 und nach aussen, IS umgebogen.Fig. 6 and 6a show a perforated intermediate plate 13 arranged above a packing body 4, between which and the casing tube 1 of a column a slotted ring 14 is arranged for sealing. The ring 14 can be made of sheet metal, plastic or wire mesh, for example. The slotted ring elements 15, 16 are bent inwards, 15 and outwards, IS, like flaps for sealing.

1515

Die Fig. 7 bis 9 zeigen weitere Varianten für eine Abdichtung mit der Kolonnenwand 1. 3o ist zur Abdichtung in Fig.7 die Zwischenplatte 15' in ihrem Randbereich kragenförmig aufgebogen, wobei diese Abdichtung auch als ein separates, kragenartiges Element ausgebildet sein könnte, welches mit der Zwischenplatte 151 verbunden ist.Fig. 7 to 9 show further variants for sealing with the column wall 1. 3o For sealing in Fig. 7, the intermediate plate 15' is bent up in the shape of a collar in its edge region, whereby this seal could also be designed as a separate, collar-like element which is connected to the intermediate plate 15 ' .

Die Fig. 8 und 9 zeigen je zwei verschiedene Ausführungsformen einer Abdichtung.Fig. 8 and 9 each show two different embodiments of a seal.

2525

Gemäss Fig. 8 rechts ist die Zwischenplatte 16 bis an die Mantelrohrwand l herangeführt, wobei ein aus einem elastischen Material bestehender Ring 17 mittels eines Elementes 18 an die Mantelrohrwand angepresst wird.According to Fig. 8 on the right, the intermediate plate 16 is brought up to the jacket pipe wall 1, whereby a ring 17 consisting of an elastic material is pressed against the jacket pipe wall by means of an element 18.

3030

In Fig. 8 links weist die Platte 16" in ihrem Randbereich gabelartige Ausbiegungen 18' auf, welche einen Schlauch 19 aus einem elastischen Material an die Mantelrohrwand pressen.In Fig. 8 on the left, the plate 16" has fork-like bends 18' in its edge area, which press a hose 19 made of an elastic material against the casing pipe wall.

3535

Fig. 9 rechts und links zeigen Variante Abdichtungen, bei welchen eine Platte 20 bzw. 20" mit der Mantelrohrwand 1 mittels eines geschlitzten Schlauches oder dünnen Rohres 21 bzw. 22 abgedichtet ist.Fig. 9 right and left show variant seals in which a plate 20 or 20" is sealed with the casing pipe wall 1 by means of a slotted hose or thin pipe 21 or 22.

ti ; &iacgr;ti ; &iacgr;

t J · &diams; · · &igr; « &igr;t J · &diams; · · &igr; « &igr;

&EEacgr; Ml st t · I ·&igr; «&EEacgr; Ml st t · I ·&igr; «

TabelleTable

Extraktionsfaktor e = 1Extraction factor e = 1

nur geordnete
Packungskörper
H = 5 m
only ordered
Packing body
H = 5 m
geordnete
Packungskörper
und Zwischen
platten
H = 15 m
ordered
Packing body
and Between
plates
H = 15 m
nt ( - Jn t ( - J C ■&diams; DC ■&diams; D C * DC * D HETS ( m )HETS ( m ) 55 j
50
j
50
Bm=v (m / 2U)
max m &eegr;
B m=v (m / 2 U )
max m &eegr;
1/01/0 0,30.3
\~j · ( S ) \~j · ( S ) 9090 6060 4040 1818

= Anzahl theoretische Trennstufen= Number of theoretical plates

max
wobei
Max
where

max
S'
Max
S'

Höhe einer theoretischen Trennstufe maximale Belastung beider Phasen zusammen,Height of a theoretical separation stage maximum load of both phases together,

T dT d

maxMax

= Volumenstrom Lösungsmittel&mdash;■r&mdash;) = Volumenstrom Aufnehmer ( = Kolonnendurchmesser ( m )= volume flow of solvent&mdash;■r&mdash; ) = volume flow of receiver ( = column diameter ( m )

= minimale Verweilzeit pro Trennstufe ( s )= minimum residence time per separation stage ( s )

NTSM = Theoret. Trennstufenzahl/mNTSM = Theoretical number of separation stages/m B = Belastung (m3/m2h)B = load (m 3 /m 2 h) SE = SiebbodenkolonneSE = Sieve tray column SMV = Kolonne mit PackungskörpernSMV = Column with packing bodies

SMVZ = Kolonne mit Paekunnskörpern und ZwischenplattenSMVZ = Column with packing bodies and intermediate plates

Claims (9)

AnsprücheExpectations 1. Kolonne für Stoff- und/oder Wärmeaustausch und für die Durchführung chemischer Reaktionen im Gleich- oder Gegenstrom, wobei mindestens einer der in Kontakt miteinander gebrachten Stoffe dispergiert ist, wobei die Kolonne ein Mantelrohr , 5 aufweist, in dem mindestens zwei Packungsschichten angeordnet sind, und wobei die Packungsschichten vorzugsweise aus Packungskörpern mit einer geordneten Struktur aus Lagen bestehen, welche aus Leitflächen gebildet sind, derart, dass gegen die Mantelrohrachse geneigte Strömungskanäle entstehen, wobei die Strömungskanäle von benachbarten Lagen sich kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Packungsschichten 1. Column for mass and/or heat exchange and for carrying out chemical reactions in cocurrent or countercurrent, wherein at least one of the substances brought into contact with one another is dispersed, wherein the column has a jacket tube, 5 in which at least two packing layers are arranged, and wherein the packing layers preferably consist of packing bodies with an ordered structure of layers which are formed from guide surfaces, such that flow channels are formed which are inclined against the jacket tube axis, wherein the flow channels of adjacent layers cross each other, characterized in that between the packing layers (4) ilen Kolonnenquerschnitt überdeckende Zwischenplatten (5, 6, 3, 12, 13, 15', 16', 16", 2o, 2&ogr;1) mit mindestens einer Durchtrittsöffning (7, 9, 1o, 11) lose eingelegt sind.(4) intermediate plates (5, 6, 3, 12, 13, 15', 16', 16", 2o, 2&ogr; 1 ) with at least one passage opening (7, 9, 1o, 11) covering the column cross-section are loosely inserted. 2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass2. Column according to claim 1, characterized in that über der Zwischenplatte (5, 6, 8, 13, 15', 16', 16", 2o, 2o')above the intermediate plate (5, 6, 8, 13, 15', 16', 16", 2o, 2o') verteilt eine Anzahl von Durchtrittsöffnungen (7, 9, 1o) angeordnet ist.a number of passage openings (7, 9, 1o) are arranged distributed. 3. Kolonne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (7, 9, 1o) einen Durchmesser von 5 bis 15 mm aufweisen.3. Column according to claim 2, characterized in that the passage openings (7, 9, 10) have a diameter of 5 to 15 mm. 4. Kolonne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (7) gleichen Querschnitt aufweisen.4. Column according to claim 2, characterized in that the passage openings (7) have the same cross-section. 5. Kolonne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (9, 1o) unterschiedliche Querschnitte aufweisen.5. Column according to claim 2, characterized in that the passage openings (9, 1o) have different cross-sections. 6. Kolonne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (7, 9, 1o, 11) als kreisförmige Löcher, Schlitze* Quadrate oder Dreiecke ausgebildet sind.6. Column according to claim 2, characterized in that the passage openings (7, 9, 10, 11) are designed as circular holes, slots, squares or triangles. 7. Kolonne nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der von den gesamten Durchtrittsöffnungen (7, 9, 1o, 11) gebildete freie Querschnitt 4o bis 6o? des Plattenquerschnittes beträgt.7. Column according to claim 1 and 3, characterized in that the free cross section formed by all the passage openings (7, 9, 10, 11) is 4o to 6o? of the plate cross section. 8. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatten (13, 15') in ihrem Randbereich aufgebogene Klappen oder Kragen (15, 16) zur Abdichtung mit der Mantelrohrwand aufweisen.8. Column according to claim 1, characterized in that the intermediate plates (13, 15') have bent flaps or collars (15, 16) in their edge region for sealing with the jacket tube wall. 9. Kolonne nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Zwischenplatten (161, 16", 2o, 2o ·) ein Dichtring (17, 19, 21, 22) zur Abdichtung mit der Mantelrohrwand (1) eingelegt ist.9. Column according to claim ?, characterized in that in the edge region of the intermediate plates (16 1 , 16", 2o, 2o ·) a sealing ring (17, 19, 21, 22) is inserted for sealing with the jacket tube wall (1).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0433222A1 (en) * 1989-12-11 1991-06-19 Sulzer Chemtech AG Reactor including a catalyst body for performing a heterogeneous reaction
FR2672815A1 (en) * 1991-02-18 1992-08-21 Air Liquide Peripheral leakproofing device for a packing and its application to a distillation column
US5224351A (en) * 1990-12-17 1993-07-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air distillating column with cross-undulating lining
EP0601257A1 (en) * 1992-12-02 1994-06-15 Sulzer Chemtech AG Rim element for the packing of a mass exchange column

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9522086D0 (en) * 1995-10-31 1996-01-03 Ici Plc Fluid-fluid contacting apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0433222A1 (en) * 1989-12-11 1991-06-19 Sulzer Chemtech AG Reactor including a catalyst body for performing a heterogeneous reaction
US5224351A (en) * 1990-12-17 1993-07-06 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air distillating column with cross-undulating lining
USRE36577E (en) * 1990-12-17 2000-02-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air distillating column with cross-undulating lining
FR2672815A1 (en) * 1991-02-18 1992-08-21 Air Liquide Peripheral leakproofing device for a packing and its application to a distillation column
EP0601257A1 (en) * 1992-12-02 1994-06-15 Sulzer Chemtech AG Rim element for the packing of a mass exchange column
US5456865A (en) * 1992-12-02 1995-10-10 Sulzer Chemtech Ag Matter-conductive crown element for the packing of a matter-exchange column

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