DE2164476A1 - Verfahren zur beschleunigung der trennung von fluessigen dispersionen - Google Patents
Verfahren zur beschleunigung der trennung von fluessigen dispersionenInfo
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Description
MUTALLGESELLSGHAFT AS
Frankfurt a.M.
Routervreg 14
Frankfurt a.M.
Routervreg 14
Frankfurt a.M., den 10.12.71
Dr.Ia/HV/i
7 3 9 L-O
216U76
Verfahren zur Beschleunigung der Trennung von flüssigen Dispersionen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Trennung von flüssigen Dispersionen aus zwei oder mehreren
gegenseitig nicht oder nur teilv/eise löslichen Flüssigkeiten in die einzelnen flüssigen Phasen in einem natürlichen oder
künstlichen Schwerefeld durch Einleiten der zu trennenden Dispersion in einen mit einer Packung versehenen Trennbehälter,
aus welchem die abgetrennten Phasen abgezogen werden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Derartige flüssige Dispersionen entstehen zum Beispiel bei der Stofftrennung durch Flüssig/Flüssig-Extraktion in den Mischaggregaten
der Uxtraktionsapparate. Hierbei ist die eine der Flüssigphasen, die sog. dispergierte Phase, in Form feiner
Tröpfchen in der anderen Phase, der kontinuierlichen Phase, verteilt. Sobald eine ausreichende Verweilzeit zur Verfügung
steht, trennt sich ein solches Gemisch nicht ineinander löslicher Flüssigkeiten meistens von selbst in die einzelnen
Phasen.
Diese Verweilzeit bestimmt die Abmessungen eines Abscheiders, welcher exne gegebene Durchsatzleistung einer zu trennenden
Plüssigkeitsdispersion bewältigen soll.
-2-
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BAD OfHGtNAi
Als charakteristisches Maß der Leistung eines Abscheiders wird
■5 die Flächenbelastung, als Durchsatz in in Flüssigkeitsgemisch
pro Stunde (h) bezogen auf Grundfläche des Abscheiders in m , definiert.
Die erforderliche Verweilzeit wird neben der, durch die Stoffwerte
feat vorgegebene Viskosität der kontinuierlichen Phase, der Dichtedifferenz der beiden Phasen und der Grenzflächenspannung,
im wesentlichen von der Tropfengrösse der cLispergierten
Phase bestimmt. Von der Tropfengrösse hängt die Sinkgeschwindigkeit
der Flüssigkeitströpfehen ab und damit die Zeit, v/elche nötig ist, um alle Tropfen der dispergierten
Phase aus der kontinuierlichen Phase durch Sch.werkra.ft,
Zentrifugalkräfte oder andere Kraftfelder zu entfernen und zu
einer·eigenen zusammenhängenden Phase zu vereinen. Die Sinkgeschwindigkeit
ist umso grosser, je grosser die Durchmesser der Tropfen der dispergierten Flüssigkeit sind.
Bekannte Methoden nutzen diese Tatsache aus, um durch Vergrösserung
der Tropfen die Trennleistung eines Abscheiders zu steigern. So ist z.B. bekannt, den Phasenscheider mit einer
metallischen Packung zu versehen, welche den Phasenscheider
ausfüllt, aber dessen freien Querschnitt nicht wesentlich vermindert, wobei die Packung aus scharfkantigen Körpern
besteht, die je cm Oberfläche 10 bis 25 cm scharfe Kanten aufweisen
und deren Dimension in einer Richtung mindestens dreimal so groß ist, wie in den anderen Richtungen ( DT-PS 1 442 444).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Trennung von flüssigen Dispersionen aus zwei oder mehreren gegenseitig nicht oder nur teilweise löslichen Flüssigkeiten
in die einzelnen flüssigen Phasen in einem natürlichen oder künstlichen Schwerdefeld durch Einleiten der. zu trennenden
Dispersion in einen mit einer Packung versehenen Trennbehälter, aus welchem die abgetrennten Phasen abgezogen werden, zu
beschleunigen.
309826/OBB7
BAD ORIGINAL
216U76
Diese Aufgabe wird erf iriduiigsgemäss dadurch gelöst, daß man
die Packung in mehrere, parallel zur Strömungsrichtung der au trennenden Dispersion und senkrecht zur Richtung
des Schwerefeldes sich erstreckende Schichten 6 unterteilt.
Durch die Unterteilung der Packung in mehrere Schichten kann die Trennleistung eines Abscheiders um ein Vielfaches
gegenüber der Lei&tung eines Abscheiders ohne diese Unterteilung
gesteigert werden. ·
Besonders vorteilhaft ist es, wenn vor der Packung eine Verteilereinrichtung
7 angeordnet wird, welche die in den Abscheider eintretende Flüssigkeitsdispersion besser und gleichmassiger
auf die einzelnen Schichten 6 der Packung verteilt; hierdurch wird besonders bei Abscheidern mit kreisförmiger
Grundfläche eine wesentliche Steigerung der Belastbarkeit erreicht. '
Eine besonders schnelle Trennung der Flüssigkeitsdispersion wird erzielt, wenn das Flüssigkeitsgemisch durch eine in metrere
Schichten 6 unterteilte Packung aus einem Material geleitet wird, welches bevorzugt von der dispergierten Phase benetzt wird.
Als Material für die in Schichten 6 unterteilte Packung können auch verschiedene Stoffe verwendet werden.
Bei emulsionsartigen Dispersionen z.B. von ein-- oder mehrfach
ungesättigten Kohlenwasserstoffen und einem Gemisch von N-Meth^-lpyrrolidon mit Wasser, kann die Trennleidtung wesentlich'
verbessert werden, wenn der vordere Teil der Packung in den einzelnen Schichten aus metallischen Drehspänen und
der hintere Teil aus Polyolefinfädeii oder -fasern z.B. aus
Polyäthylen oder Polypropylen mit Durchmessern von vorzugsweise 0,2 bis 1,5 mm besteht -
Anstelle der metallischen Drehspäne kann z.B. euch Holzwolle
verwendet werden.
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-4·
BAD ORIQIMAU
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Die Unterteilung der Packung in mehrere, parallel zur :
Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion sich erstreckenden
Schichten 6 erfolgt durch Trennwände 5·
Als Verteilereinrichtung 7 zur besseren und gleichmässigeren
Verteilung der zu trennenden Dispersion auf die einzelnen ' Schichten 6 verwendet man vorteilhafterweise eine Packung
mit einer in Richtung der Strömung der zu trennenden Dispersion dahinter angeordneten gelochten Platte 9·
Das für die Packung 8 der Verteilereinrichtung 7 verwendete Material kann dabei identisch sein mit dem Material, das für
die in die Schichten 6 unterteilte Packung verwendet wird.
Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens
vorgeschlagene Vorrichtung besteht aus einem, eine Packung enthaltenden
Trennbehälter mit einem Einlaß für die zu trennende Flüssigkeitsdisp^rsion und mit Auslässen für die abgeschiedenen
Phasen.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Packung durch Trennwände 5 in. mehrere Schichten 6 unterteilt ist.
Vor den Schichten 6 ist, nach einer v/eiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine Verteilereinrichtung
angeordnet, die aus einer Packung 8 und einer gelochten Platte 9 besteht.
Als besonders günstig haben sich Trennwände 5 erwiesen, die axis
gewellten oder zickzackförmigen Platten bestehen, deren Erhöhungen 10-und Vertiefungen 11 jeweils übereinander angeordnet
sind und sich in Richtung des Flüssigkeitsstromes erstrecken und die in den Erhöhungen 10 und Vertiefungen 11 Auslässe
und 13 für die abgetrennten Phasen aufweisen.
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BAD QRfMAl
216U76
Vorzugsweise weist jedoch das vordere Drittel, in Strömungsrichtung gesehen, keine Auslässe 12 und 13 auf.
Die Erfindung ist schematisch und beispielsweise anhand der
Zeichnungen und der AusfüJsrungsbeispiele näher beschrieben:
Es zeigen:
Pig. 1 schematisch und im Schnitt eine Ansicht einer
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung; ·
Fig. 2 gewellte Platten zur Unterteilung der Packung in mehrere Schichten ;
Fig. 3 zickzackförmige Platten zur Unterteilung der
Packung in mehrere Schichten;
Fig. 4 zickzackförmige Platten mit Auslässen für die
abgetrennten Flüssigkeiten;
Fig. 5 Aufsicht auf eine Trennkammer mit zylindrischer
Grundfläche;
Fig. 6 schachtartige Auslässe in einer Erhöhung und in einer Vertiefung von zickzackförmigen Platten.
Es bedeuten: 1 Trennbehälter zur Trennung des Flssigkeitsgemischesj
2 Einlaß für das zu trennende Flüssigkeitsgemisch; 3 Auslaß für die abgetrennte leichte're Phase ; 4 Auslaß für die
abgetrennte schwerere Phase; 5 Trennblech zur Unterteilung der Packung in Schichten? 6 eine Schicht der mehrfach unterteilten
Packung; 7 Verteilereinrichtung zur gleichmässigen Verteilung des Flüssigkeitsgemisches auf die einzelnen Packungsschichten;
8 Füllungsmaterial ( Packung) der Verteilereinrichtung;
9 gelochte Platte der Verteilereinrichtung; 10 Erhöhimg in den plattenförmigen Trennblechen; 11 Vertiefimg in den
plattenförmigen Trennblechen; 12 Auslaß in den Erhöhungen 10 für abgetrennte leichtere Flüssigkeit; 13 Auslaß in den Erhöhungen
11 für abgetrennte schwerere Flüssigkeit; 14 Sammelraum für die abgeschiedenen Flüssigkeiten; 15 Wehr vor den
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BAD ORJGlNAt
Auslässen 3 und 4 für die abgeschiedenen Flüssigkeiten;
16 Drahtnetz zum Festhalten der Packung; 17 Neigungswinkel ziokzaekförmiger Platten; 18 Länge der Packung und
19 schachtartiger Auslass für abgetrennte Flüssigkeit.
Zur Durchführung des Verfahrens wird in einen zylindrischen Trennbehälter 1 ( Fig. 5) über den Einlaß 2 ein in einem
nicht dargestellten Mischer dispergiertes Gemisch, bestehend aus 40 VoI % mit Kohlenwasserstoffen gesättigten Lösungsmittel
( N-Methylpyrrolidon mit 11 Gew.% Wasser ) mit einem spezifischen-Gewicht
von 0,996 kg/dm und 60 Volumenprozent einer Lösung von Toluol und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen
mit einem spezifischen Gewicht von 0,811 kg/dm , eingeleitet.
Der Trennbehälter 1 hat eine Höhe von 80 cm und einen Durchmesser von 200 cm.
Im Innern des Trennbehälters 1 ist eine Packung metallischer Drehspäne aus rostfreiem cr/Ni-Stahl, welcher bevorzugt von
der schweren Phase benetzt wird, in vier waagerechte Schichten durch drei ebene Trennwände 5 unterteilt, angeordnet«
Die Packung wird von einem Drahtnetz 16 festgehalten, damit sie nicht von der Strömung aus den die einzelnen Schichten
umschließenden Trennwänden herausgedrückt wird. Die Länge 18 der Packung beträgt 140 cm. Die durch Einlaß 2 in den Trennbehälter
1 eintretende Dispersion wird durch eine Verteilereinrichtung 7 gleichmäßig auf alle vier Packungsschichten 6
und gleichmäßig über den gesamten angeströmten Querschnitt verteilt.
Die Verteilereinrichtung 7 besteht aus einer Packung 8 von 10 cm Dicke aus Holzwolle und einem gelochten Blech 9 iait
Öffnungen von 1,5 cm Durchmesser im Abstand von 3 cm, wobei sich die Packung und das gelochte Blech 9 längs einer Sehne senkrecht
zur Strömungsrichtung über die ganze Höhe des Trennbehälters er-
309826/0657 ~?~
BAD ORIGINAL
—7—
strecken.
strecken.
Das Gemisch trennt sich in den einzelnen Schichten 6 der
Packung in die flüssige N-Methylpyrrolidon-Phase und die
flüssige Kohlenwasserstoffphase, die abgeschiedenen Phasen
sammeln sich im Sammelraum 14 und werden getrennt an den Auslässen 3 und 4 abgezogen.
Mit der beschriebenen Anordnung konnte eine Belastung des Trennbehälters mit dem Gemisch von 30,1 m /h.m. erzielt werden.
Bei Behandlung des gleichen Gemisches in der beschriebenen Trennkammer und mit der beschriebenen Packung aus metallischen
rostfreien Drehspänen, jedoch ohne die erfindungsgemässe
Aufteilung in mehrere Schichten konnte nur eine Belastung γ on 13,8 m /h.m erreicht v/erden.
Zur Durchführung des Verfahrens mit dem Gemisch aus Beispiel 1 wird der gleiche Trennbehälter wie in Beispiel 1 benutzt.
Im Innern des Trennbehälters ist die gleiche Packung wie in
Beispiel 1 angeordnet.
Die Packung ist in 4 waagerechte Schichten 6 durch drei Trennwände
5 unterteilt, welche aus zickzackförmigeii Platten bestehen, deren Erhöhungen 10 und Vertiefungen 11 jeweils
übereinander angeordnet sind und sich in Richtung des Flüssigkeitsstromes erstrecken und in deren Erhöhungen und
Vertiefungen Auslässe 12 für die abgetrennte leichtere Kohlenwasserstoffphase und 13 für die schwerere N-Methylpyrrolidon-Wasserphase
angebracht sind. Der Neigungswinkel der Platten beträgt 10°, der Abstand zwischen den Erhöhungen
und Vertiefungen 11 beträgt 50 cm.
Die Auslässe 12 und 13 sind schachtförmig ausgebildet und haben eine Breite von 2 cm, eine Höhe von 3,7 cm, eine Länge ·
von 70 cm und einen Abstand von 70 cm von dem gelochten Blech 9·
Die Verteilereinrichtung 7 ist wie im Beispiel 1 ausgeführt.
3 0 9 8 2 6/0657 -8-
BAD ORfOiNAt
-8- ^
Mit dieser Anordnung wird eine Belastung des Trennbehälters
Mit dieser Anordnung wird eine Belastung des Trennbehälters
•ζ ο
von 35 m /h.m erreicht.
Beispiel 3
Beispiel 3
Zur Durchführung des Verfahrens wird mit Ausnahme der Packung
die gleiche Anordnung wie im Beispiel 2 verwendet.. I -
Die Packung besteht im Vorderteil der Trennkammer 1 -bis zu einer
Tiefe von 55 cm Entfernung von der Flüssigkeitsverteilereinrichtung 7 aus rostfreien Cr-ZNi-Stahl-Drehspänen.
Der Rest von 85 cm der insgesamt 140 cm tiefen Packung besteht aus unregelmässigen Polypropylenfasern mit einem.Durchmesser
von etwa 0,2 bis 1,5 mm, welche so angeordnet sind, daß die Faseracheen vorzugsweise vertikal verlaufen und das Volumen
der Fasern nicht mehr als etwa 10 fo des freien Volumens des mit
Fasern ausgefüllten Raumes ausmacht.
Die Trennbleche sind wie im Beispiel 2 ausgeführt.
Mit dieser Anordnung wird eine Belastung des Tremibehälters von
41 m /h.m erreicht.
Verwendet wird die gleiche Anordnung und das gleiche Gemisch
wie im Beispiel 3. Zusätzlich wird noch der Sammelraum 14 mit den im Beispiel 3 beschriebenen Polypropylerifasern ausgefüllt,
Hierbei wird eine Belastung des Trennbehälters von 49 m /h.m erzielt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß die Trennung einer flüssigen Dispersion von zwei oder mehreren gegenseitig nicht oder nur teilweise löslichen Flüssigkeiten
in die einzelnen flüssigen Phasen wesentlich beschleunigt wird.
-9-309826/0G57
BAD
Durch die erfindungsgemäße Unterteilung der Packung des Trennbehälters in mehrere, parallel zur Strömung der zu
trennenden Dispersion und senkrecht zur Richtung des Schwerefeldes sich erstreckende Schichten, wird bei gleichem Raumbedarf
die Abscheideleistung des Abscheiders um das Mehrfache gesteigert und dadurch die Wirtschaftlichkeit verbessert.
Die Erfindung hat ferner den Vorteil, daß eine bestehende
Trennkammer durch Unterteilung der Packung in mehrere parallel zur Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion
angeordnete Schichten für eine erhöhte Kapazität umgebaut werden kann, wodurch die kostspielige Aufstellung einer zusätzlichen
Trennkammer oder der Neubau einer entsprechend größeren Trennkammer entfällt.
Überraschend war, daß die Trennung dadurch besonders begünstigt wird, wenn man als Packung für den Trennbehälter
ein Material verwendet, welches bevorzugt von der dispergierten Phase benetzt wird. Je nach Zusammensetzung des zu trennenden
Flüssigkeitsgemisches kann die Packung auch aus zwei verschiedenen Stoffen bestehen. So hat sich beispielsweise zur Trennung einer
Dispersion von wässrigen N-Methylpyrrolidon in einem Kohlenwasserstoff gemisch, z.B. einem Gemisch von Toluol mit
nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen, eine Packung bewährt, die im vorderen Teil des Trennbehälters aus metallischen,
nichtrostenden Drehspänen oder Holzwolle und im hinteren Teil aus Polyoiefinfäden oder Polyolefinfasern, z.B. Polyäthylen-
oder Polypropylenfäden, besteht.
- 10 Patentansprüche
309826/06S7 .-:
Claims (1)
- Patentansprüehe. i1) Verfahren zur Beschleunigung der Trennung von flüssigen Dispersionen aus zwei oder mehreren gegenseitig nicht oder nur teilweise löslichen Flüssigkeiten in die einzelnen flüssigen Phasen in einem natürlichen oder künstlichen Schwerefeld durch Einleiten der zu trennenden Dispersion in einen mit einer Packung versehenen Trennbehälter, aus welchem die abgetrennten Phasen abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Packung in mehrere, parallel zur Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion und senkrecht zur Richtung des Schwerefeldes sich erstreckende Schichten (6) unterteilt.2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der in Schichten (6) unterteilten Packung zur besseren und gleichmässigeren Verteilung der zu trennenden Plüssigkeitsdispersion auf die einzelnen Schichten (6) der Packung eine Verteilereinrichtung (7) anordnet.5) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Material für die in Schichten (6) unterteilte Packung Stoffe verwendet, die bevorzugt von der dispergierten Phase benetzt werden.4) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden* Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß man als Material für die in Schichten (6) unterteilte Packung verschiedene Stoffe verwendet.5) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 biß 4» dadurch gekennzeichnet, daß man als Material für die in Schichten (6) unterteilte Packung in Strömungsrichtung zunächst metallische Dreh3päne und anschließend Polyolefinfäden oder -fasern verwendet.-11-3O982ß/06S7BAD—1 ■] _6) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß man die Unterteilung der Packung in mehrere, parallel zur Strömungsrichtung der zubrennenden Dispersion sich erstreckende Schichten (6) durch Trennwände (5) vornimmt.7) Vorfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. 1 Mo 6, dadurch^^gekennzeichnet, daß man als ■Verteilereinrichtung (?) vor den Schidten (6) eine Packung (8) und eine gelochte Platte (9) verwendet.8) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 "bis 7, dadurch gekennzeiohnet, daß man als Material für die Packung (8) der Verteilereinrichtung (7) und für die in mehrere Schichten (6) unterteilte Packung das gleiche Material verwendet.9)"Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einem, eine Packung enthaltenden Trennbehälter, mit einem Einlaß für die zu trennende llüssigkeitsdispersion und mit Auslässen für die abgeschiedenen Phasen,■ - . i^ekennaeichnet durch .eine Packung die .durch Trennwände (5) in mehrere Schichten (6) unterteilt ist.10) Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß vor den Schichten (6) eine Verteilereinrichtung (7)» bestehend aus einer Packung (8) und einer gelochten-Platte (9) angeordnet ist. . "11) Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch ffekemizeiohnet, daß die Trennwände (5) aus gewellten · oder zickzackförmigen Platten bestehen, deren Erhöhungen (10) und Vertiefungen (11) jeweils übereinander angeordnet sind und sich in Richtung des Flüssigkeitsstromes crntrecken.-12-309826/06 5 712) Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 his 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erhöhungen (10) und Vertiefungen (11) in denUrennwänden (5) Auslässe (12) und (13) für die abgetrennten Phasen vorgesehen sind.13) Vorridtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung gelegene, "vordere Drittel der !trennwände (5) keine Auslässe (12) und (13) für die abgetrennten Phasen aufweist.309826/06S7
BAD ORIGINALLee rs e it e
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GB5543772A GB1409739A (en) | 1971-12-24 | 1972-11-30 | Method of and apparatus for separating into its phases a liquid dispersions |
IT32960/72A IT971910B (it) | 1971-12-24 | 1972-12-15 | Procedimento per accelerare la scomposizione di dispersioni liquide |
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US317443A US3894943A (en) | 1971-12-24 | 1972-12-21 | Method and apparatus of accelerating the separation of liquid dispersions |
NL7217606A NL7217606A (de) | 1971-12-24 | 1972-12-22 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19712164476 DE2164476C3 (de) | 1971-12-24 | Vorrichtung zum Trennen von Dispersionen aus miteinander nicht mischbarer Flüssigkeiten |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2164476A1 true DE2164476A1 (de) | 1973-06-28 |
DE2164476B2 DE2164476B2 (de) | 1976-12-16 |
DE2164476C3 DE2164476C3 (de) | 1977-08-18 |
Family
ID=
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
DE102007056964A1 (de) | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Linde Aktiengesellschaft | Waschkolonne mit Packung im Sumpf der Kolonne zur Trennung eines mehrphasigen Flüssigkeitengemisches |
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DE102007056964A1 (de) | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Linde Aktiengesellschaft | Waschkolonne mit Packung im Sumpf der Kolonne zur Trennung eines mehrphasigen Flüssigkeitengemisches |
DE102007056964B4 (de) | 2007-11-27 | 2023-07-20 | Linde Gmbh | Waschkolonne mit Packung im Sumpf der Waschkolonne zur Trennung eines mehrphasigen Flüssigkeitengemisches |
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IT971910B (it) | 1974-05-10 |
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JPS574365B2 (de) | 1982-01-26 |
US3894943A (en) | 1975-07-15 |
JPS4871776A (de) | 1973-09-28 |
NL7217606A (de) | 1973-06-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |