WO2019001775A1 - Packing for material and/or energy exchange - Google Patents

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WO2019001775A1
WO2019001775A1 PCT/EP2018/025179 EP2018025179W WO2019001775A1 WO 2019001775 A1 WO2019001775 A1 WO 2019001775A1 EP 2018025179 W EP2018025179 W EP 2018025179W WO 2019001775 A1 WO2019001775 A1 WO 2019001775A1
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pack
elements
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Hans-Jörg ZANDER
Ludwig Bauer
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Linde Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a pack for mass and / or energy exchange
  • Catalyst beds are used in the prior art for carrying out catalytic reactions.
  • the fixed bed is e.g. flows through liquid or gaseous reactants, which undergo a chemical reaction.
  • Such a chemical reaction is by a catalyst material, which in the
  • Catalyst packages is included, accelerated or only possible. In such chemical reactions often heat of reaction is distributed over the fixed bed released (in exothermic reactions) or consumed (in endothermic reactions). This must be dissipated in many cases, e.g. to limit temperatures and / or avoid equilibrium limitations.
  • the heat transport takes place in arranged within tubes catalyst packages in particular by lateral diffusion perpendicular to the main flow direction of the fluid (which runs in particular along the longitudinal axis of the tube).
  • prior art catalyst packages (such as ball-like body beds) have low levels of effective thermal conductivity. This limits in particular the diameter of tubes or tube bundles of the reactors.
  • Prior art mass transfer packs are typically used for mass and / or energy exchange between two fluid phases. In doing so, e.g. passing a gaseous phase countercurrent to the liquid phase through a column extending along a longitudinal axis, wherein mass transfer packages for an increased mass transfer area and compared to simple mass transfer trays for improved lateral mixing of the phases perpendicular to the
  • mass transfer packs come in, for example, in
  • Rectification columns, distillation columns and wash columns are used. there is said cross-mixing between the phases for a variety of gas-liquid contactors, such as rectification and distillation columns an important feature.
  • structured packing elements are often package sheets are used, which are usually arranged in stacks within columns, the plane of extension of the packing sheets along the column axis, in particular vertically, runs. That is, in particular, a packing sheet passes through the
  • the packing elements often have a structure of grooves or mountains and valleys.
  • the said groove structure or mountain-valley structure causes a
  • Packing elements wherein the wave crests function as spacers between adjacent packing elements of a stack.
  • the grooves or mountains and valleys often run obliquely on the packing sheets, so that the grooves or mountains and valleys in the ready state for
  • packing elements have through-holes for the purpose of further improved mixing perpendicular to the orientation of the packing elements. This can also cause a pressure equalization.
  • the packing elements may have a so-called secondary structure, i. the surface of the packing elements is not smooth, but with a rippled structure or
  • Manufacture of structured packages and metal packings e.g. by bending, deep-drawing and / or punching sheet metal;
  • Catalysts can also be applied to structured packings according to the prior art.
  • the advantage over a fixed bed is a reduced pressure loss and a higher lateral heat exchange.
  • catalyst packing and mass transfer packing often has the object of providing a tubular structure (e.g., the shell of a column or a tubular reactor for receiving a fixed catalyst bed) with planar ones
  • Packing elements such as packing plates, as completely as possible to fill.
  • a simple solution for this would be the parallel arrangement of different length planar packing sheets, so that a cylindrical structure is formed.
  • this has the disadvantage that the gaps between the packing sheets extend only in one spatial direction, so that in particular the lateral mixing in mass transfer packages and the lateral transport of the heat of reaction at Catalyst packages can be made perpendicular to the longitudinal axis of the tubular structure only in said direction.
  • the object is therefore to provide a pack for mass and / or energy exchange, a production process for a pack according to the invention for mass and / or energy exchange, a process for mass and / or energy exchange between a first phase and a second phase using a
  • a packing and a method for removing heat of reaction using a packing according to the invention are available, which are improved with respect to the mentioned disadvantages of the prior art.
  • the object is to provide a mass transfer pack with improved lateral cross-mixing and a catalyst pack with improved lateral heat transfer.
  • the object is solved by the subject matter of independent claims 1, 14, 15 and 16.
  • Advantageous embodiments of the pack are given in the subclaims 2 to 13. The invention will be described below.
  • a first aspect of the invention relates to a pack for fabric and / or
  • An energy exchange comprising at least two packing elements, wherein the packing elements form a body extending along a longitudinal axis with a central core space and an outer side, and wherein the packing elements are perpendicular to the longitudinal axis along a spiral line between the core space and the outside, wherein the respective spiral Line extending from the core space to the outside, and wherein adjacent spiral lines perpendicular to the longitudinal axis at a constant distance from each other, wherein the core space has a cylindrical surface, and wherein the packing elements each have an end facing the core space, and wherein the packing elements arranged so are that at the respective end a first tangent of the respective spiral line with a second tangent of
  • the lateral surface encloses an angle of 45 ° to 135 °, wherein the first tangent and the second tangent perpendicular to the longitudinal axis.
  • the first tangent and the second tangent intersect at the said end of the respective packing element and touch there the respective spiral-shaped line and the lateral surface of the core space.
  • the core space is a space delimited by the said ends or along the longitudinal axis, that is to say the core space is the space left free in the middle of the packing, in which there are no packing elements.
  • the said cylindrical lateral surface of the core space is formed by an imaginary cylinder which rests against the ends or end edges of the packing elements.
  • a component e.g. a core tube, wherein the lateral surface of the core space in particular coincides with the lateral surface of the core tube.
  • the cylindrical lateral surface may be formed in particular circular cylindrical.
  • Said first and second tangents extend in a plane perpendicular to the longitudinal axis and abut at a point on the lateral surface and the helical line at which the end of the respective packing element meets the lateral surface.
  • the angle subtended by the respective tangents may be 50 ° to 130 °, 55 ° to 125 °, 60 ° to 120 °, 65 ° to 15 °, 70 ° to 110 °, 75 ° to 105 °, 80 ° ° to 100 ° or 85 ° to 95 °, preferably 90 °.
  • the angle subtended by the respective first and second tangents is 60 ° to 120 °, in particular 80 ° to 100 °, preferably 90 °.
  • Run packing elements each extending at an end facing the core space in the radial direction or substantially in the radial direction with respect to the longitudinal axis.
  • radial direction is meant the direction that extends from the center of the core space perpendicular to the longitudinal axis to the outside. That is, the ends of the packing elements form at the said end substantially a right angle with the lateral surface of the core space.
  • the length of the individual packing elements can be minimized while maintaining the described spiral geometry. This leads advantageously to a particularly effective heat and / or mass transport perpendicular to the longitudinal axis, ie in particular to a particularly good lateral cross-mixing or a particularly good lateral heat transfer.
  • the said body which the packing elements form is in particular a cylinder, e.g. a straight circular cylinder.
  • the said outside of the body runs along one's outer surface
  • packing elements are in particular planar structures, e.g. Packungsbleche, understand that extend in the radial direction along said spiral line and in the axial direction parallel to the longitudinal axis.
  • the packing elements need not have a flat surface, but may e.g. Secondary structures such as a wave structure of flanks connected mountains and valleys.
  • Secondary structures such as a wave structure of flanks connected mountains and valleys.
  • the individual flanks of the packing element extend in the radial direction obliquely to the said spiral-shaped line and intersect each of them.
  • the packing elements are parallel to the longitudinal axis.
  • the neighboring ones are parallel to the longitudinal axis.
  • Packing elements also run parallel to each other, so that the adjacent packing elements in each cross-sectional plane of the package perpendicular to the
  • the packing elements may be, for example, packing plates, but the packing elements do not necessarily have to be made of metal, but may, for example, also comprise plastic, carbon or ceramic or consist of these materials. Carbon and ceramics have the advantage of a particularly high chemical resistance.
  • the area of the packing elements is in particular at least 60%
  • the packing elements can form a completely closed surface or can have passage openings, the aperture ratio of free opening area formed through the passage openings to the total area of the respective packing element being less than 40%, in particular less than 35%, preferably less than 30% preferably less than 25%, even more preferably less than 20%, even more preferably less than 20%, even more preferably less than 15%, even more preferably less than 10%, even more preferably less than 5%.
  • Said passage openings have a maximum extension (for example, a diameter in the case of circular passage openings) of 3 mm to 8 mm, in particular perpendicular to the surface of the packing elements.
  • the through holes may also be defined as pores having a maximum extent perpendicular to the surface of the packing elements of less than 1 mm.
  • said pores are dimensioned such that a liquid phase, which forms a liquid film on the surface of the packing elements, although by capillary forces penetrate into the pores and can traverse these, wherein the
  • Liquid film remains intact. That is, the liquid film is passed through the
  • Pores not broken, so that the gaseous phase can not pass through the pores By smaller passage openings (or pores) in this way a fluid exchange of the liquids on both sides of the packing element
  • the packing elements run along a helical line (also referred to as a helical line) between the core space and the outside, which is characterized in that two adjacent lines are at a constant distance from each other.
  • a helical line also referred to as a helical line
  • Such a spiral-shaped line can be described mathematically, in particular in polar coordinates, by the following formula:
  • r is the radius (perpendicular to the longitudinal axis) as a variable
  • r m m is the radius of the core space cross section
  • ßo is the starting angle for a particular spiral line (eg 6 lines and 6 packing elements: 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 °)
  • ⁇ (r) designates the angular position of a point of the spiral-shaped line at the selected radius r and the selected starting angle ⁇ o, whereby the spirally-shaped line results by juxtaposing the points ⁇ (r).
  • the packing elements are placed in cross-section in a certain curvature, starting from a small circle towards a larger circle, so that when created by duplication of this helical winding a filled with packing elements circular cross-section.
  • the curvature of the packing elements decreases from the central core space to the outside, ie from inside to outside.
  • the said core space is in particular an inner (straight circular) cylindrical space in which - in a continuation of the spiral-like structure in the core space inside - the curvature would be too large to allow this manufacturing technology.
  • the circumference of the core space corresponds at least to the distance of the spiral
  • the adjacent packing elements form spaces in which
  • the interspaces are in particular characterized by channels, in which case the packing elements may be connected, for example, by means of their wave crests, if the packing elements have the above-described wave structure
  • the packing elements are spaced apart from one another, in which case further structures, for example connecting webs, may be arranged between the packing elements in the interspaces.
  • the packing structure according to the invention can be produced in a simple manner by 3D printing methods.
  • the technique of 3D printing extends the production-technically possible structures and also more complex forms
  • Curvatures in all spatial axes can be made. Structures can thus be created that are optimally adapted to the respective function. This is in contrast to the previous method, according to which a compromise between economic production is still sought at acceptable function.
  • the packing according to the invention is designed to be arranged in a pipe extending along a longitudinal axis, the outside of the packing being in contact with a casing of the pipe, and in a shell space bounded by the casing of the pipe between the packing elements of the packing and / or or heat are conductible.
  • This tube may be e.g. one
  • the pack is a catalyst pack for
  • the packing is a mass transfer packing for use in a mass transfer, distillation, rectification or
  • the packing elements have a thickness in the radial direction with respect to the longitudinal axis, wherein the thickness of the
  • Packing elements takes along the spiral line from the inside (ie
  • Package structure in particular the advantage of increased homogeneity.
  • homogeneity is meant the uniform distribution of the phases in the package.
  • any arbitrarily shaped control segment of the package has the same specific surface area and open area. It is under one
  • Control segment any section, e.g. a volume element to understand the pack. This reduces the development of meal distribution of the phases, e.g. the gas and liquid phase. Furthermore, due to the constant spacing between the packing elements, the homogeneity of the packing is improved.
  • prior art packages are often stacked in single layers (e.g., 200 mm to 250 mm high) at so-called joints, with adjacent blocks being rotated by a certain angle (usually 90 °) when installed in a column. This rotation serves to cross-blend in both directions normal to the main flow direction.
  • a certain angle usually 90 °
  • right-handed or left-worm screw structures can be used here.
  • the packing elements each have a plurality of alternately arranged mountains and valleys, wherein the mountains and valleys extend at an inclination of at least 5 °, in particular at least 10 °, to the longitudinal axis. In other words, that the packing elements a
  • the mountains and valleys extend at an angle with respect to the longitudinal axis, ie obliquely on the surface the packing elements.
  • the packing elements themselves run parallel to the longitudinal axis.
  • the inclination can be eg 45 ° or 60 °.
  • the mountains and valleys extend at an inclination of at least 5 ° to a column axis of a column in which the packing according to the invention is arranged.
  • all the packing elements of the pack have said mountains and valleys.
  • the packing elements have a plurality of grooves, wherein the grooves extend at an inclination of at least 5 °, in particular at least 10 °, to the longitudinal axis.
  • the peaks and valleys or the grooves of adjacent packing elements extend at an angle of 5 ° to 175 °, in particular 30 ° to 150 °, preferably 45 ° to 135 °, more preferably 90 ° to each other.
  • the mountains and valleys of adjacent packing elements are arranged alternately to one another.
  • the mountains and valleys of a first packing element may thus be e.g. run during normal operation in a longitudinal section of the pack from top left to bottom right, the mountains and valleys of a second adjacent pack from top right to bottom left run.
  • the alternating arrangement of the wave or groove structures between adjacent packing elements has the advantage that the phases, eg a liquid phase flowing down in the column under the action of gravity and a gaseous phase rising in the column, are within a gap between the adjacent packing elements both to the jacket or to the wall of the column out (ie to the outside) as well as the jacket away (ie, inward) is promoted. This reduces maldistribution and leads to improved cross-mixing of the phases.
  • the packing has an even number
  • Total number of packing elements e.g. 2, 4, 6, 8, 10, 12 or more
  • Packing elements on.
  • the package is formed by an even number of packing elements.
  • the packing elements each have a plurality of passage openings distributed over the respective packing element, wherein in particular the opening ratio of free opening area formed by the passage openings to the closed area of the respective one
  • Packing element is less than 20%.
  • Such passage openings or pores improve the cross-mixing of the phases in the mass transfer further characterized in that substances on the
  • Packing elements can be transported and in particular a
  • the pack has at least two packing layers arranged along the longitudinal axis, which in each case have at least two packing elements, the packing elements being arranged inside the pack
  • the individual packing layers are stacked on so-called joints. Alternatively, the individual packing layers can also be connected to one another at the joints.
  • Longitudinal axis which is easy to produce by 3D printing, e.g. be combined into higher packs within a column.
  • the pack has a between the
  • Packing layers arranged mixing element which is adapted to direct substances and / or heat perpendicular to the longitudinal axis. Such mixing elements increase the cross-mixing of the phases, in particular in the case of mass transfer packages.
  • the pack has at least one first packing layer and one second packing layer along the longitudinal axis, wherein the spiral lines of the first packing layer have an opposite direction of rotation relative to the spiral lines of the second packing layer.
  • rotation is meant here the direction of rotation of the points on the respective spiral-shaped line from the core space to the outside.
  • the helical lines of the first packing layer may thus be e.g. be left-handed while the spiral lines of the second packing layer are dextrorotatory.
  • the helical lines along which the packing elements of the first packing layer run are mirrored to the helical lines along which the packing elements of the second packing layer run. This arrangement causes increased cross-mixing at the joints between the packing layers.
  • the core space is designed to conduct a cooling medium, so that the packing elements can be cooled by means of the coolant.
  • the core space is designed to conduct a cooling medium, so that the packing elements can be cooled by means of the coolant.
  • the homogeneity of the pack can advantageously be further increased.
  • the pack has a fabric return structure which is adapted to receive substances from the outside into at least one
  • Such fabric return structures can be easily printed together with the packing elements, in particular by means of 3D printing methods.
  • Substance return structures in particular also be part of the tube in which the package is arranged.
  • the fabric return structures may advantageously direct liquid flow back into the package, thus preventing maldistribution in the package.
  • the homogeneity of the package can be further increased.
  • a substantially complete homogeneity of the pack can be achieved.
  • the packing elements have on their surface a catalyst substance for the catalytic acceleration of a chemical reaction.
  • the packing elements are formed by SD printing.
  • the described spiral structure of the packages is already generated during printing.
  • the 3D printing has the advantage, in particular in the case of catalyst packings, that the packing material can be firmly connected to the jacket of a pipe (for example by printing the packings together with the jacket of the pipe) and thus enables a heat flow. As a result, larger pipe diameters can be realized, which allows a higher reaction rate with appropriate heat release and thus more economical operation.
  • the pack comprises at least a first packing element and a second packing element, wherein the first
  • Packing element and the second packing element perpendicular to the longitudinal axis each extend along a helical line, and wherein the respective
  • the first and second packing elements may e.g. Have ends which are offset along the longitudinal axis, that is, the respective end portions are located during normal operation at different heights.
  • the pack has at least two packing layers arranged along the longitudinal axis, each having at least a first and a second packing element, wherein the first packing element and the second packing element each extend along a spiral line perpendicular to the longitudinal axis, and wherein the respective spiral line extending from the core space to the outside, and wherein adjacent spiral lines perpendicular to the longitudinal axis at a constant distance from each other, and wherein the first packing element and the second packing element are arranged offset from one another along the longitudinal axis or parallel to the longitudinal axis.
  • first packing elements of the packing layers form a first joint and the second packing elements of the packing layers form a second joint.
  • the axial displacement of the packing elements has the advantage that in applications requiring the superposition of several packages in the axial direction (e.g., with multiple packing layers stacked to achieve a greater packing height), the joints of the packing elements are axially offset from one another. This leads to more homogeneous flow-mechanical properties of the packing, since fluid-mechanical inhomogeneities resulting from the arrangement of the joints in a common horizontal plane are avoided, which can lead to the accumulation of liquid in the transition region of the packing layers.
  • a second aspect of the invention relates to a method of manufacturing a package according to the first aspect of the invention, wherein the package elements are printed by a 3D printing method such that the package elements are perpendicular to the longitudinal axis along a spiral line and the adjacent spiral lines are perpendicular have a constant distance from each other to the longitudinal axis.
  • the packing elements are formed as a one-piece unit in layers of a powdery material, e.g. comprising a metal or a plastic, printed, wherein successively more layers of the
  • each layer is heated before the application of the next following layer by means of a laser beam at a printing position corresponding to a cross-sectional area of the unit to be produced, and is thereby fixed to the underlying layer, in particular merged with this.
  • the packing elements are manufactured as a one-piece unit by applying a liquid material.
  • a liquid material for example, water-soluble material can be used if the material from which the packing elements are printed is not itself water-soluble.
  • individual packing elements can be manufactured, which are then connected to form a package.
  • the entire package of several packing elements can be printed in one step by means of 3D printing.
  • the jacket of the tube e.g., the column jacket or jacket of a tubular reactor
  • a portion of the jacket may be printed together with the package by means of 3D printing.
  • peaks and valleys or grooves are printed in the 3D printing method, that is to say in the generation of the respective packing elements.
  • fabric return structures are printed together with the respective packing elements in the 3D printing process.
  • passage openings of the packing elements are printed in the 3D printing method. That is, at the
  • the application of the layers may e.g. along the longitudinal axis of the package or perpendicular to the longitudinal axis.
  • powdery material has e.g. at least one laser source for generating a laser beam, a material supply for providing the material and a
  • a suitable 3D printing device for applying a liquid material has, for example, at least one nozzle for applying the liquid material, the nozzle being designed to apply the liquid material at a predetermined position of the workpiece, that is to say the packing element or the packing.
  • a third aspect of the invention relates to a method for fabric and / or
  • the first phase is a gaseous phase which flows through the packing from bottom to top
  • the second phase is in particular a liquid phase which is raining down in the packing
  • the gaseous phase and the liquid phase Phase in the package contact each other, so that substances and / or energy between the gaseous phase and the liquid phase can be exchanged.
  • two liquid phases are possible, e.g. in extractions where the lighter liquid phase flows upwards and the heavier liquid phase flows downwards. In this case, e.g. in countercurrent, a substance component and / or heat energy are transferred between the liquid phases.
  • the packing is arranged in a column, eg a mass transfer, distillation, rectification or scrubbing column, the column being extended along a column axis, and the first and second phases being countercurrently flowed through the column axis through the column axis the column located package are performed.
  • a fourth aspect of the invention relates to a process for removing heat of reaction using a packing according to the first aspect of the invention, wherein by means of a chemical reaction within the packing
  • Heat of reaction is released or consumed, and wherein the heat of reaction perpendicular to the longitudinal axis over the packing elements and / or over
  • Gaps between adjacent packing elements is directed to the outside of the pack.
  • the dissipation of heat of reaction takes place in particular in exothermic reactions and the consumption of heat of reaction takes place by supplying heat from outside, in particular in endothermic reactions.
  • the heat transfer in the said intermediate spaces takes place mainly by convection of the fluids located in the intermediate spaces (liquid and / or gas), while the heat transport via the packing elements takes place mainly by heat conduction via the column jacket and the packing elements.
  • the packing is a catalyst pack having a catalyst material adapted to carry the said chemical
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a tube with spiral lines along which the packing elements of the package according to the invention extend; a schematic cross-sectional view of a package according to the invention of spirally arranged packing elements with further packing elements in a central core space;
  • FIG. 1 a schematic representation of an embodiment of the invention with two packing layers having axially offset packing elements (B) in comparison to an embodiment without axial offset (A).
  • Figure 1 shows in a schematic cross-sectional view a tube 20, e.g. a container of a reactor for carrying out a chemical reaction or a container of a column for mass and / or energy exchange with a jacket 21, which encloses a jacket space 22.
  • a pack 1 e.g. a mass transfer or catalyst package, from a plurality of differently long, planar, along a first transverse direction q i extended packing elements 10 are arranged.
  • the packing elements 10 form a nikzylinderformige structure, which the shell space 22 of the likewise circular cylindrical tube 20 in
  • the packing elements 10 each have a wave-like structure of a plurality of (wave) mountains 1 1 and (wave) valleys 12, which are connected to one another via flanks 13.
  • the arrangement shown in Figure 1 represents a simple solution to the problem, a tubular structure such as a container of a reactor or a column with
  • Heat conduction over a single packing layer 10 can take place here exclusively in the first transverse direction qi, but not in the second transverse direction q 2 . It is understood that in addition a heat transfer in the second transverse direction q 2 by
  • a package 1 according to the invention is contained in a tube 20, e.g. a container of a reactor for carrying out a chemical reaction or a column for mass and / or energy exchange shown.
  • the tube 20 is analogous to Figure 1 along a longitudinal axis, not shown here, which extends perpendicularly into the image plane.
  • the tube has a jacket 21 which encloses a jacket space 22.
  • the packing 10 consists in this embodiment of the invention of six packing elements 10, eg packing sheets, which extend between a central concentric with respect to the tube 20 arranged core space 30 and the inner wall of the shell 21 along spiral lines S (shown as dotted lines) ,
  • the spiral lines S represent in the representation selected here also a boundary line between adjacent packing elements 10.
  • the core space 30 has a circular cylindrical surface 31.
  • an end 16 of a packing element 10 is shown, on which a first tangent t1 of the respective spiral-shaped line S encloses an angle ⁇ with a second tangent t2 of the lateral surface 31.
  • the packing sheets 10 have a wave structure of mountains 1 1 and valleys 12, which are connected by flanks 13. These mountains 11 and valleys 12 represent a structure that overlays the primary direction of extension of the packing elements 10 (along the spiral lines S).
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view, analogous to FIG. 2, of the tube 20, wherein only the spiral-shaped lines S are shown, along which the packing elements 10 extend, and the illustration of the packing elements 10 itself has been omitted for a better overview.
  • such a spiral line can be particularly in
  • r is the radius (perpendicular to the longitudinal axis) as a variable, r m in the radius of the core space cross section, ßo the starting angle for a given spiral line and ß (r) the angular position of a point of the spiral line at the selected radius r and the selected starting angle ßo denoted, wherein by lining up the points ß (r) results in the spiral-shaped line.
  • ⁇ o the radius (perpendicular to the longitudinal axis) as a variable
  • r m in the radius of the core space cross section
  • ßo the starting angle for a given spiral line
  • ß (r) the angular position of a point of the spiral line at the selected radius r and the selected starting angle ßo denoted, wherein by lining up the points ß (r) results in the spiral-shaped line.
  • the points of contact of the spiral lines S with the central core space 30 are evenly around the circumference of the core space 30, so that the six spiral lines S at 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 ° and 300 ° with respect to the first angle (start angle) ß 0 are arranged on the circumference of the core space 30.
  • the spiral-shaped lines S 1, and thus the spirally extended packing elements 10, have the largest inside, that is, adjacent to the central core space 30
  • Curvature wherein the curvature toward the outside, so towards the casing 21 of the tube 20, is lower.
  • the core space 30 has a circular cylindrical surface 31. Furthermore, an end 16 of a
  • the structure shown in Figures 2 and 3 is made by 3D printing, so that the packing elements 10 need not be bent in a separate step to effect the curvature along the spiral lines S, but so that the curvature directly upon printing the packing elements 10 can be produced.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional illustration of a pack 1 according to the invention in a tube 20, which is designed analogously to the pack 1 shown in FIG.
  • the package 1 shown in FIG. 4 has additional packing elements 10, which are arranged in the central core space 30, so that essentially the entire shell space 22 is filled with packing elements 10. In this case, arranged in the core space 30 further
  • Packing elements 10 in particular not spiral, but may have any shape that is suitable to fill the central core space 30.
  • the embodiment shown in FIG. 4 has the advantage that the homogeneity of the pack 10 is further increased, in that maldistributions or a transport of the phases along the longitudinal axis past the pack 1, in the region of the core space 30, are avoided.
  • FIGS. 5 and 6 show schematic cross-sectional representations of tubes 20 with helical lines S (shown here in solid lines), along which the packing elements 10 of the package 1 according to the invention are extended. In FIGS. 5 and 6, the relationship between the number of packing elements 10 and the circumference of the central core space 30 and the maximum curvature at a constant distance d (see FIG.
  • FIG. 5 shows a pack 1 with two packing elements 10
  • FIG. 6 shows a pack 1 with 32 packing elements 10.
  • Packing elements 10 a comparatively small core space 30 at relatively large maximum curvature of the packing elements 10, while in the embodiment shown in Figure 6, the large number of packing elements 10 has the result that the central core space 30 is significantly larger and the maximum curvature is less than
  • a design of the package 1 suitable for the respective application can be selected, in particular taking into account the maximum curvature that can be generated by means of 3D printing.
  • the core space 30 of the embodiments according to FIGS. 5 and 6 has a circular cylindrical surface 31.
  • an end 16 of a respective packing element 10 is shown by way of example in each case, at which a first tangent t1 of the respective spiral-shaped line S encloses an angle ⁇ with a second tangent t2 of the lateral surface 31.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional representation of a detail of the package 1 according to the invention shown in FIG. 2. Here, two adjacent ones are shown
  • the packing elements 10 are extended along a longitudinal axis L which corresponds to the above-mentioned longitudinal axis of the pack 1 shown in FIG.
  • the said mountains 1 1 and valleys 12 extend at an inclination ⁇ with respect to the longitudinal axis L, wherein the adjacent packing elements 10 are positioned so that the mountains 1 1 and valleys 12 of the first packing layer 10 at an angle of 90 ° to the mountains 1 1 and valleys 12 of the second packing layer 10 run.
  • the packing elements 10 shown in FIG. 8 also have through-holes 14, which further improve the lateral cross-mixing or heat distribution between adjacent spaces.
  • FIG. 9 shows a schematic representation in longitudinal section of a column 40 extending along a column axis a for material and / or energy exchange, in which a package 1 according to the invention with a packing height hp is arranged in a jacket space 22 of a tube 20 delimited by a jacket 21.
  • the package 1 consists in this embodiment of two stacked packing layers 41, between which a mixing element 42 is arranged, wherein the mixing element 42 is adapted to direct substances and / or heat perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the column has a head 43 with a first feed line 45 and a sump 44 with a second feed line 46.
  • a liquid phase F can be introduced into the shell space 22, so that the liquid phase F through the Pack 1 raining down.
  • a gaseous phase G can be introduced into the shell space 22 via the second supply line 46, so that the gaseous phase G can rise in the packing 1 and can come into contact with the falling liquid phase F, so that a substance and / or Energy exchange between the liquid phase F and the gaseous phase G can take place.
  • the inventive structure of the packing 1 ensures improved cross-mixing perpendicular to the column axis a and longitudinal axis L between the liquid phase F and the gaseous phase G.
  • the gaseous phase G is withdrawn from the column 40 in particular via an outlet at the head 43 and the liquid phase F is withdrawn from the column 40 in particular via an outlet at the sump 44.
  • FIG. 10 shows two variants of the pack 1 according to the invention, which has packing layers 41 arranged along the longitudinal axis L, in particular one above the other.
  • FIG. 10A shows an embodiment in which the ends 60 of the packing elements 10 of a respective packing layer 41 lie in a common horizontal plane perpendicular to the longitudinal axis L. This results in the stacking of the packing layers 41 a joint between the
  • Packing layers 41 which runs along the said horizontal plane. For better visibility of the joints the packing layers 41 are shown in Fig. 10 spaced. However, the packing layers 41 may be attached to the
  • FIG. 10B has packing layers 41 which each have first packing elements 10a and second packing elements 10b, wherein the first and second packing elements 10a, 10b are offset from each other along the longitudinal axis L or parallel to the longitudinal axis L (axially). That is, the ends 60 of the first and second packing elements 10a, 10b are also axially offset.
  • the first and second packing elements 10a, 10b of the stacked packing elements 41 are offset axially relative to each other such that the first packing elements 10a of the two packing layers 41 and the second
  • Packing elements 10b of the two packing layers 41 each form a joint, wherein the joints are also axially offset from each other, so do not lie in a common horizontal plane.
  • the axial offset of the packing elements 10a, 10b shown in FIG. 10B has the advantage that flow-mechanical inhomogeneities that can lead to accumulation of liquid in the transition region of the packing layers are avoided.

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Abstract

The invention relates to packing (1) for material and/or energy exchange, comprising at least two packing elements (10), wherein the packing elements (10) form a body extending along a longitudinal axis (L) having a central core space (30) with a cylindrical casing surface (31) and an outer side (15), wherein the packing elements (10) run perpendicular to the longitudinal axis (L) along a respective spiral-shaped line (S), wherein the respective spiral-shaped line (S) extends from the core space (30) to the outer side (15), and wherein neighbouring spiral-shaped lines (S) are arranged at a constant distance (d) to one another perpendicular to the longitudinal axis (L), wherein, at a respective end (16) of the packing element (10), a first tangent (t1) of the spiral-shaped line (S) encloses an angle (γ) of 45° to 135° with a second tangent (t2) of the casing surface (31), wherein the first tangent (t1) and the second tangent (t2) run perpendicular to the longitudinal axis (L). The invention also relates to a method for producing the packing (1) according to the invention, wherein the packing elements (10) are printed using a 3D-printing method, and a method for material and/or energy exchange between a first phase and a second phase, and a method for discharging reaction heat using the packing (1) according to the invention.

Description

Beschreibung  description
Packung zum Stoff- und/oder Enerqieaustausch Pack for mass and / or energy exchange
Die Erfindung betrifft eine Packung zum Stoff- und/oder Energieaustausch, The invention relates to a pack for mass and / or energy exchange,
insbesondere zur Verwendung als Katalysatorpackung oder Stoffaustauschpackung. in particular for use as a catalyst packing or mass transfer packing.
Katalysatorschüttungen werden nach dem Stand der Technik zur Durchführung katalytischer Reaktionen eingesetzt. Dabei wird das Festbett z.B. von flüssigen oder gasförmigen Reaktanden durchströmt, die eine chemische Reaktion eingehen. Eine solche chemische Reaktion wird durch ein Katalysatormaterial, welches in den Catalyst beds are used in the prior art for carrying out catalytic reactions. The fixed bed is e.g. flows through liquid or gaseous reactants, which undergo a chemical reaction. Such a chemical reaction is by a catalyst material, which in the
Katalysatorpackungen enthalten ist, beschleunigt bzw. erst ermöglicht. Bei derartigen chemischen Reaktionen wird oft Reaktionswärme über das Festbett verteilt freigesetzt (bei exothermen Reaktionen) bzw. verbraucht (bei endothermen Reaktionen). Diese muss in vielen Fällen abgeführt werden, z.B. um Temperaturen zu begrenzen und/oder Gleichgewichtslimitierungen zu vermeiden. Der Wärmetransport erfolgt bei innerhalb von Rohren angeordneten Katalysatorpackungen insbesondere durch laterale Diffusion senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Fluids (die insbesondere entlang der Längsachse des Rohres verläuft). Dabei weisen Katalysatorpackungen nach dem Stand der Technik (wie Schüttungen von kugelähnlichen Körpern) niedrige Werte der effektiven Wärmeleitfähigkeit auf. Dies begrenzt insbesondere den Durchmesser von Rohren oder Rohrbündeln der Reaktoren. Catalyst packages is included, accelerated or only possible. In such chemical reactions often heat of reaction is distributed over the fixed bed released (in exothermic reactions) or consumed (in endothermic reactions). This must be dissipated in many cases, e.g. to limit temperatures and / or avoid equilibrium limitations. The heat transport takes place in arranged within tubes catalyst packages in particular by lateral diffusion perpendicular to the main flow direction of the fluid (which runs in particular along the longitudinal axis of the tube). In this case, prior art catalyst packages (such as ball-like body beds) have low levels of effective thermal conductivity. This limits in particular the diameter of tubes or tube bundles of the reactors.
Stoffaustauschpackungen nach dem Stand der Technik dienen üblicherweise zum Stoff- und/oder Energieaustausch zwischen zwei fluiden Phasen. Dabei wird z.B. eine gasförmige Phase im Gegenstrom zu der flüssigen Phase durch eine entlang einer Längsachse erstreckte Kolonne geführt, wobei Stoffaustauschpackungen für eine erhöhte Stoffaustauschfläche und im Vergleich zu einfachen Stoffaustauschböden für eine verbesserte laterale Vermischung der Phasen senkrecht zur Prior art mass transfer packs are typically used for mass and / or energy exchange between two fluid phases. In doing so, e.g. passing a gaseous phase countercurrent to the liquid phase through a column extending along a longitudinal axis, wherein mass transfer packages for an increased mass transfer area and compared to simple mass transfer trays for improved lateral mixing of the phases perpendicular to the
Hauptströmungsrichtung innerhalb der Kolonne sorgen. Zu diesem Zweck werden nach dem Stand der Technik sowohl un strukturierte (Füllkörper-) Packungen als auch strukturierte Packungen mit einer definierten räumlichen Struktur eingesetzt. Main flow direction within the column provide. For this purpose, according to the state of the art, both unstructured (random packings) and structured packings with a defined spatial structure are used.
In der Verfahrenstechnik kommen Stoffaustauschpackungen beispielsweise in In process technology, mass transfer packs come in, for example, in
Rektifikationskolonnen, Destillationskolonnen und Waschkolonnen zum Einsatz. Dabei ist die besagte Quervermischung zwischen den Phasen für eine Vielzahl von Gas- Flüssig-Kontaktapparaten, z.B. Rektifikations- und Destillationskolonnen eine wichtige Eigenschaft. Als strukturierte Packungselemente kommen häufig Packungsbleche zum Einsatz, die üblicherweise in Stapeln innerhalb von Kolonnen angeordnet werden, wobei die Erstreckungsebene der Packungsbleche entlang der Kolonnenachse, insbesondere vertikal, verläuft. Das heißt, insbesondere verläuft ein Packungsblech durch die Rectification columns, distillation columns and wash columns are used. there is said cross-mixing between the phases for a variety of gas-liquid contactors, such as rectification and distillation columns an important feature. As structured packing elements are often package sheets are used, which are usually arranged in stacks within columns, the plane of extension of the packing sheets along the column axis, in particular vertically, runs. That is, in particular, a packing sheet passes through the
Kolonnenachse und die weiteren Lagen sind parallel zu dieser Lage angeordnet. Column axis and the other layers are arranged parallel to this layer.
Die Packungselemente weisen oft eine Struktur aus Rillen oder Bergen und Tälern auf. Die besagte Rillenstruktur oder Berg-Tal-Struktur bewirkt eine The packing elements often have a structure of grooves or mountains and valleys. The said groove structure or mountain-valley structure causes a
Oberflächenvergrößerung und somit einen vermehrten Transport der flüssigen und/oder gasförmigen in den Bergen/Tälern bzw. Rinnen und verbessert so die Surface enlargement and thus an increased transport of liquid and / or gaseous in the mountains / valleys or gutters and thus improves the
Vermischung. Zudem erlaubt eine solche Berg/Tal-Struktur eine Stapelung der Mixing. In addition, such a mountain / valley structure allows a stacking of
Packungselemente, wobei die Wellenberge als Abstandhalter zwischen benachbarten Packungselementen eines Stapels fungieren.  Packing elements, wherein the wave crests function as spacers between adjacent packing elements of a stack.
Die Rillen bzw. Berge und Täler verlaufen dabei oft schräg auf den Packungsblechen, so dass die Rillen bzw. Berge und Täler im betriebsbereiten Zustand zur The grooves or mountains and valleys often run obliquely on the packing sheets, so that the grooves or mountains and valleys in the ready state for
Kolonnenachse geneigt angeordnet sind, z.B. um einen Winkel von 45° oder 60°. Dies hat zur Folge, dass das Gas bzw. die Flüssigkeit im Querschnitt senkrecht zu der Kolonnenachse bewegt wird. Die Bewegung von Gas bzw. Flüssigkeit bekommt also eine Komponente senkrecht zu der Kolonnenachse. Mit anderen Worten: das Gas bzw. die Flüssigkeit strömt durch die schrägen Wellenberge und Wellentäler nicht nur parallel sondern auch senkrecht zur Kolonnenachse. Dies fördert die Vermischung der Phasen und gleicht Fehlverteilungen aus.  Column axis are arranged inclined, e.g. at an angle of 45 ° or 60 °. This has the consequence that the gas or the liquid is moved in cross section perpendicular to the column axis. The movement of gas or liquid thus gets a component perpendicular to the column axis. In other words, the gas or the liquid flows through the oblique wave crests and troughs not only parallel but also perpendicular to the column axis. This promotes the mixing of the phases and compensates for misallocations.
Zusätzlich weisen manche Packungselemente zum Zweck einer weiter verbesserten Vermischung senkrecht zur Ausrichtung der Packungselemente Durchgangslöcher auf. Dies kann außerdem auch einen Druckausgleich bewirken. Weiterhin können die Packungselemente eine sogenannte Sekundärstruktur besitzen, d.h. die Oberfläche der Packungselemente ist nicht glatt, sondern mit einer Riffelstruktur oder In addition, some packing elements have through-holes for the purpose of further improved mixing perpendicular to the orientation of the packing elements. This can also cause a pressure equalization. Furthermore, the packing elements may have a so-called secondary structure, i. the surface of the packing elements is not smooth, but with a rippled structure or
Raspelstruktur versehen. Zur Herstellung von Packungen werden gemäß dem Stand der Technik insbesondere die folgenden konventionellen Fertigungsmethoden eingesetzt: Rasp structure provided. For the production of packages, the following conventional production methods are used according to the prior art:
- Fertigung von strukturierten Packungen und Füllkörpern aus Metall, z.B. durch Biegen, Tiefziehen und/oder Stanzen von Blechen;  Manufacture of structured packages and metal packings, e.g. by bending, deep-drawing and / or punching sheet metal;
- Fertigung von strukturierten Packungen und Füllkörpern aus Kunststoffen, z.B. mittels Spritzguss und/oder Warmverformung von Folien; - manufacture of structured packings and packings of plastics, e.g. by injection molding and / or hot deformation of films;
- Fertigung von Packungen auf Basis von Pellets durch Pelletierung aus feinkörnigem Material, wobei gegebenenfalls eine Nachbearbeitung mittels Sintern erfolgt;  - Manufacture of packages based on pellets by pelleting of fine-grained material, where appropriate, a post-processing by sintering takes place;
- Aufbringen einer Beschichtung auf ein Trägermaterial (Coaten), z.B. bei Applying a coating to a substrate (coating), e.g. at
Katalysatoren auf Keramikbällen. Catalysts on ceramic balls.
Häufige Probleme beim Einsatz von Packungen nach dem Stand der Technik sind Maldistribution, das heißt eine inhomogene Verteilung der gasförmigen und/oder flüssigen Phase, sowie Randgängigkeit, das heißt eine unerwünschte Strömung der gasförmigen und/oder flüssigen Phase am Rand der Kolonne. Diese Probleme ergeben sich insbesondere durch die Packungsstruktur und werden gegebenenfalls durch diese verstärkt. Frequent problems with the use of packages according to the prior art are Maldistribution, that is an inhomogeneous distribution of the gaseous and / or liquid phase, as well as Randgängigkeit, that is, an undesirable flow of the gaseous and / or liquid phase at the edge of the column. These problems arise in particular through the packing structure and are possibly reinforced by these.
Katalysatoren können nach Stand der Technik auch auf strukturierten Packungen aufgebracht werden. Der Vorteil gegenüber einer Festbettschüttung sind ein reduzierter Druckverlust und ein höherer lateraler Wärmeaustausch. Catalysts can also be applied to structured packings according to the prior art. The advantage over a fixed bed is a reduced pressure loss and a higher lateral heat exchange.
Sowohl Reaktoren zur Durchführung chemischer Reaktionen als auch Kolonnen zum Stoff- und/oder Energieaustausch weisen häufig rohrförmige Behälter auf, da diese z.B. im Gegensatz zu Quadern entstehende Druckkräfte besser aufnehmen können. Daher ergibt sich bei Katalysatorpackungen und Stoffaustauschpackungen häufig die Aufgabe, eine rohrförmige Struktur (z.B. den Mantel einer Kolonne oder einen rohrförmigen Reaktor zur Aufnahme eines Katalysator-Festbetts) mit planaren Both reactors for carrying out chemical reactions and columns for mass and / or energy exchange often have tubular containers, since these e.g. unlike cuboids, can absorb better pressure forces. Thus, catalyst packing and mass transfer packing often has the object of providing a tubular structure (e.g., the shell of a column or a tubular reactor for receiving a fixed catalyst bed) with planar ones
Packungselementen, z.B. Packungsblechen, möglichst vollständig auszufüllen. Eine einfache Lösung hierfür wäre das parallele Anordnen von unterschiedlich langen planaren Packungsblechen, so dass eine zylinderförmige Struktur gebildet wird. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Zwischenräume zwischen den Packungsblechen nur in einer Raumrichtung verlaufen, so dass insbesondere die laterale Vermischung bei Stoffaustauschpackungen und der laterale Transport der Reaktionswärme bei Katalysatorpackungen senkrecht zur Längsachse der rohrartigen Struktur nur in der besagten Richtung erfolgen kann. Packing elements, such as packing plates, as completely as possible to fill. A simple solution for this would be the parallel arrangement of different length planar packing sheets, so that a cylindrical structure is formed. However, this has the disadvantage that the gaps between the packing sheets extend only in one spatial direction, so that in particular the lateral mixing in mass transfer packages and the lateral transport of the heat of reaction at Catalyst packages can be made perpendicular to the longitudinal axis of the tubular structure only in said direction.
Daher ergibt sich die Aufgabe, eine Packung zum Stoff- und/oder Energieaustausch, ein Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäße Packung zum Stoff- und oder Energieaustausch, ein Verfahren zum Stoff- und/oder Energieaustausch zwischen einer ersten Phase und einer zweiten Phase unter Verwendung einer The object is therefore to provide a pack for mass and / or energy exchange, a production process for a pack according to the invention for mass and / or energy exchange, a process for mass and / or energy exchange between a first phase and a second phase using a
erfindungsgemäßen Packung sowie ein Verfahren zum Abführen von Reaktionswärme unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Packung zur Verfügung zu stellen, welche bezüglich der genannten Nachteile des Standes der Technik verbessert sind. Insbesondere ergibt sich die Aufgabe, eine Stoffaustauschpackung mit verbesserter lateraler Quervermischung und eine Katalysatorpackung mit verbessertem lateralem Wärmetransport bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Ansprüche 1 , 14, 15 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Packung sind in den Unteransprüchen 2 bis 13 angegeben. Die Erfindung wird im Folgenden beschrieben. According to the invention, a packing and a method for removing heat of reaction using a packing according to the invention are available, which are improved with respect to the mentioned disadvantages of the prior art. In particular, the object is to provide a mass transfer pack with improved lateral cross-mixing and a catalyst pack with improved lateral heat transfer. The object is solved by the subject matter of independent claims 1, 14, 15 and 16. Advantageous embodiments of the pack are given in the subclaims 2 to 13. The invention will be described below.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Packung zum Stoff- und/oder A first aspect of the invention relates to a pack for fabric and / or
Energieaustausch, aufweisend wenigstens zwei Packungselemente, wobei die Packungselemente einen entlang einer Längsachse erstreckten Körper mit einem zentralen Kernraum und einer Außenseite ausbilden, und wobei die Packungselemente senkrecht zu der Längsachse jeweils entlang einer spiralförmigen Linie zwischen dem Kernraum und der Außenseite verlaufen, wobei die jeweilige spiralförmige Linie sich von dem Kernraum zur Außenseite erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien senkrecht zu der Längsachse einen konstanten Abstand zueinander aufweisen, wobei der Kernraum eine zylinderförmige Mantelfläche aufweist, und wobei die Packungselemente jeweils ein dem Kernraum zugewandtes Ende aufweisen, und wobei die Packungselemente so angeordnet sind, dass an dem jeweiligen Ende eine erste Tangente der jeweiligen spiralförmigen Linie mit einer zweiten Tangente derAn energy exchange comprising at least two packing elements, wherein the packing elements form a body extending along a longitudinal axis with a central core space and an outer side, and wherein the packing elements are perpendicular to the longitudinal axis along a spiral line between the core space and the outside, wherein the respective spiral Line extending from the core space to the outside, and wherein adjacent spiral lines perpendicular to the longitudinal axis at a constant distance from each other, wherein the core space has a cylindrical surface, and wherein the packing elements each have an end facing the core space, and wherein the packing elements arranged so are that at the respective end a first tangent of the respective spiral line with a second tangent of
Mantelfläche einen Winkel von 45° bis 135° einschließt, wobei die erste Tangente und die zweite Tangente senkrecht zu der Längsachse verlaufen. Die erste Tangente und die zweite Tangente schneiden sich an dem besagten Ende des jeweiligen Packungselements und berühren dort die jeweilige spiralförmige Linie und die Mantelfläche des Kernraums. Der Kernraum ist dabei insbesondere ein durch die besagten Enden bzw. entlang der Längsachse erstreckte Abschlusskanten der Packungselemente begrenzter Raum, das heißt der Kernraum ist der in der Mitte der Packung freibleibende Raum, in dem sich keine Packungselemente befinden. Die besagte zylinderförmige Mantelfläche des Kernraums ist dabei durch einen gedachten Zylinder gebildet, der an den Enden bzw. Abschlusskanten der Packungselemente anliegt. The lateral surface encloses an angle of 45 ° to 135 °, wherein the first tangent and the second tangent perpendicular to the longitudinal axis. The first tangent and the second tangent intersect at the said end of the respective packing element and touch there the respective spiral-shaped line and the lateral surface of the core space. In particular, the core space is a space delimited by the said ends or along the longitudinal axis, that is to say the core space is the space left free in the middle of the packing, in which there are no packing elements. The said cylindrical lateral surface of the core space is formed by an imaginary cylinder which rests against the ends or end edges of the packing elements.
Alternativ dazu kann sich in dem Kernraum auch ein Bauteil, z.B. ein Kernrohr befinden, wobei die Mantelfläche des Kernraums insbesondere mit der Mantelfläche des Kernrohrs übereinstimmt. Alternatively, a component, e.g. a core tube, wherein the lateral surface of the core space in particular coincides with the lateral surface of the core tube.
Die zylinderförmige Mantelfläche kann insbesondere kreiszylinderförmig ausgebildet sein. The cylindrical lateral surface may be formed in particular circular cylindrical.
Die besagten ersten und zweiten Tangenten verlaufen in einer zu der Längsachse senkrechten Ebene und liegen an einem Punkt an der Mantelfläche und der spiralförmigen Linie an, an welchem der Ende des jeweiligen Packungselements auf die Mantelfläche trifft. Said first and second tangents extend in a plane perpendicular to the longitudinal axis and abut at a point on the lateral surface and the helical line at which the end of the respective packing element meets the lateral surface.
Der Winkel, den die jeweiligen Tangenten einschließen, kann insbesondere 50° bis 130°, 55° bis 125°, 60° bis 120°, 65° bis 1 15°, 70° bis 1 10°, 75° bis 105°, 80° bis 100° oder 85° bis 95°, bevorzugt 90°, betragen. In particular, the angle subtended by the respective tangents may be 50 ° to 130 °, 55 ° to 125 °, 60 ° to 120 °, 65 ° to 15 °, 70 ° to 110 °, 75 ° to 105 °, 80 ° ° to 100 ° or 85 ° to 95 °, preferably 90 °.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Winkel, den die jeweiligen ersten und zweiten Tangenten einschließen, 60° bis 120°, insbesondere 80° bis 100°, bevorzugt 90°. According to one embodiment, the angle subtended by the respective first and second tangents is 60 ° to 120 °, in particular 80 ° to 100 °, preferably 90 °.
Das heißt insbesondere, dass die spiralförmigen Linien, entlang derer die This means in particular that the spiral lines along which the
Packungselemente verlaufen, jeweils an einem dem Kernraum zugewandten Ende in radialer Richtung bzw. im Wesentlichen in radialer Richtung bezüglich der Längsachse verlaufen. Mit der radialen Richtung ist dabei die Richtung gemeint, die vom Mittelpunkt des Kernraums senkrecht zu der Längsachse nach außen verläuft. Das heißt, die Enden der Packungselemente bilden an dem besagten Ende im Wesentlichen einen rechten Winkel mit der Mantelfläche des Kernraums aus. Run packing elements, each extending at an end facing the core space in the radial direction or substantially in the radial direction with respect to the longitudinal axis. With the radial direction is meant the direction that extends from the center of the core space perpendicular to the longitudinal axis to the outside. That is, the ends of the packing elements form at the said end substantially a right angle with the lateral surface of the core space.
Mit einer solchen Anordnung der Packungselemente lässt sich die Länge der einzelnen Packungselemente unter Beibehaltung der beschriebenen spiralförmigen Geometrie minimieren. Dies führt vorteilhafter Weise zu einem besonders effektiven Wärme- und/oder Stofftransport senkrecht zur Längsachse, also insbesondere zu einer besonders guten lateralen Quervermischung bzw. einem besonders guten lateralen Wärmetransport. With such an arrangement of the packing elements, the length of the individual packing elements can be minimized while maintaining the described spiral geometry. This leads advantageously to a particularly effective heat and / or mass transport perpendicular to the longitudinal axis, ie in particular to a particularly good lateral cross-mixing or a particularly good lateral heat transfer.
Bei dem besagten Körper, den die Packungselemente ausbilden, handelt es sich insbesondere um einen Zylinder, z.B. einen geraden Kreiszylinder. In diesem Fall verläuft die besagte Außenseite des Körpers entlang einer die Außenfläche The said body which the packing elements form is in particular a cylinder, e.g. a straight circular cylinder. In this case, the said outside of the body runs along one's outer surface
einhüllenden Mantelfläche des Zylinders. enveloping lateral surface of the cylinder.
Unter dem Begriff .Packungselemente' sind insbesondere flächige Strukturen, z.B. Packungsbleche, zu verstehen, die in radialer Richtung entlang der besagten spiralförmigen Linie und in axialer Richtung parallel zur Längsachse verlaufen. Dabei müssen die Packungselemente keine ebene Oberfläche aufweisen, sondern können z.B. Sekundärstrukturen wie eine Wellen struktur aus über Flanken verbundenen Bergen und Tälern aufweisen. In diesem Fall versteht es sich, dass die einzelnen Flanken des Packungselements in radialer Richtung schräg zu der besagten spiralförmigen Linie verlaufen und diese jeweils schneiden. Das Packungselement insgesamt verläuft aber dennoch entlang der definitionsgemäßen spiralförmigen Linie. Wenn die Packungselemente eine Wellenstruktur aus Bergen und Tälern aufweisen, können dabei insbesondere auch eine Einhüllende der Berge und/oder eine By the term "packing elements" are in particular planar structures, e.g. Packungsbleche, understand that extend in the radial direction along said spiral line and in the axial direction parallel to the longitudinal axis. In this case, the packing elements need not have a flat surface, but may e.g. Secondary structures such as a wave structure of flanks connected mountains and valleys. In this case, it is understood that the individual flanks of the packing element extend in the radial direction obliquely to the said spiral-shaped line and intersect each of them. The packing element as a whole, however, runs along the definition of the spiral-shaped line. If the packing elements have a wave structure of mountains and valleys, in particular, an envelope of the mountains and / or a
Einhüllende der Täler entlang der spiralförmigen Linie verlaufen. Envelopes of the valleys run along the spiral line.
Die Packungselemente verlaufen parallel zur Längsachse. Die benachbarten The packing elements are parallel to the longitudinal axis. The neighboring ones
Packungselemente verlaufen auch parallel zueinander, so dass die benachbarten Packungselemente in jeder Querschnittsebene der Packung senkrecht zu der Packing elements also run parallel to each other, so that the adjacent packing elements in each cross-sectional plane of the package perpendicular to the
Längsachse denselben konstanten Abstand zueinander aufweisen. Bei den Packungselementen kann es sich z.B. um Packungsbleche handeln, die Packungselemente müssen jedoch nicht zwangsläufig aus Metall gefertigt sein, sondern können z.B. auch Kunststoff, Carbon oder Keramik aufweisen oder aus diesen Materialien bestehen. Dabei haben Carbon und Keramik den Vorteil einer besonders hohen chemischen Beständigkeit. Longitudinal axis have the same constant distance from each other. The packing elements may be, for example, packing plates, but the packing elements do not necessarily have to be made of metal, but may, for example, also comprise plastic, carbon or ceramic or consist of these materials. Carbon and ceramics have the advantage of a particularly high chemical resistance.
Die Fläche der Packungselemente ist insbesondere zu mindestens 60 %, The area of the packing elements is in particular at least 60%,
insbesondere mindestens 65 %, bevorzugt mindestens 70 %, weiter bevorzugt mindestens 75 %, noch weiter bevorzugt mindestens 80 %, noch weiter bevorzugt mindestens 85 %, noch weiter bevorzugt mindestens 90 %, noch weiter bevorzugt mindestens 95 %, noch weiter bevorzugt 100 %, geschlossen. Das bedeutet, dass die Packungselemente eine vollständig geschlossene Fläche ausbilden können oder Durchgangsöffnungen aufweisen können, wobei das Öffnungsverhältnis von durch die Durchgangsöffnungen gebildeter freier Öffnungsfläche zur Gesamtfläche des jeweiligen Packungselements weniger als 40 %, insbesondere weniger als 35 %, bevorzugt weniger als 30 %, weiter bevorzugt weniger als 25 %, noch weiter bevorzugt weniger als 20 %, noch weiter bevorzugt weniger als 20 %, noch weiter bevorzugt weniger als 15 %, noch weiter bevorzugt weniger als 10 %, noch weiter bevorzugt weniger als 5 %, beträgt. in particular at least 65%, preferably at least 70%, more preferably at least 75%, even more preferably at least 80%, even more preferably at least 85%, even more preferably at least 90%, even more preferably at least 95%, even more preferably 100%, closed. This means that the packing elements can form a completely closed surface or can have passage openings, the aperture ratio of free opening area formed through the passage openings to the total area of the respective packing element being less than 40%, in particular less than 35%, preferably less than 30% preferably less than 25%, even more preferably less than 20%, even more preferably less than 20%, even more preferably less than 15%, even more preferably less than 10%, even more preferably less than 5%.
Die besagten Durchgangsöffnungen weisen insbesondere senkrecht zur Oberfläche der Packungselemente eine maximale Erstreckung (z.B. einen Durchmesser im Fall von kreisförmigen Durchgangsöffnungen) von 3 mm bis 8 mm auf. Alternativ dazu können die Durchgangsöffnungen auch als Poren mit einer maximalen Erstreckung senkrecht zur Oberfläche der Packungselemente von weniger als 1 mm. Said passage openings have a maximum extension (for example, a diameter in the case of circular passage openings) of 3 mm to 8 mm, in particular perpendicular to the surface of the packing elements. Alternatively, the through holes may also be defined as pores having a maximum extent perpendicular to the surface of the packing elements of less than 1 mm.
Insbesondere sind die besagten Poren derart dimensioniert, dass eine flüssige Phase, die auf der Oberfläche der Packungselemente einen Flüssigkeitsfilm bildet, zwar durch Kapillarkräfte in die Poren eindringen und diese durchqueren kann, wobei der In particular, said pores are dimensioned such that a liquid phase, which forms a liquid film on the surface of the packing elements, although by capillary forces penetrate into the pores and can traverse these, wherein the
Flüssigkeitsfilm jedoch intakt bleibt. Das heißt, der Flüssigkeitsfilm wird durch dieLiquid film, however, remains intact. That is, the liquid film is passed through the
Poren nicht aufgebrochen, so dass die gasförmige Phase die Poren nicht durchqueren kann. Durch kleinere Durchgangsöffnungen (bzw. Poren) wird auf diese Weise ein Fluidaustausch der Flüssigkeiten auf beiden Seiten des Packungselements Pores not broken, so that the gaseous phase can not pass through the pores. By smaller passage openings (or pores) in this way a fluid exchange of the liquids on both sides of the packing element
kontinuierlicher ermöglicht. Erfindungsgemäß verlaufen die Packungselemente entlang einer spiralförmigen Linie (auch als schneckenförmige Linie bezeichnet) zwischen dem Kernraum und der Außenseite, die sich dadurch auszeichnet, dass zwei benachbarte Linien einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. continuous allows. According to the invention, the packing elements run along a helical line (also referred to as a helical line) between the core space and the outside, which is characterized in that two adjacent lines are at a constant distance from each other.
Eine solche spiralförmige Linie lässt sich insbesondere in Polarkoordinaten durch folgende Formel mathematisch beschreiben:
Figure imgf000010_0001
Such a spiral-shaped line can be described mathematically, in particular in polar coordinates, by the following formula:
Figure imgf000010_0001
wobei r den Radius (senkrecht zu der Längsachse) als Variable, rmm den Radius des Kernraumquerschnitts, ßo den Startwinkel für eine bestimmte spiralförmige Linie (z.B bei 6 Linien und 6 Packungselemente: 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°) und ß(r) die Winkellage eines Punktes der spiralförmigen Linie bei dem gewählten Radius r und dem gewählten Startwinkel ßo bezeichnet, wobei sich durch Aneinanderreihung der Punkte ß(r) die spiralförmige Linie ergibt. where r is the radius (perpendicular to the longitudinal axis) as a variable, r m m is the radius of the core space cross section, ßo is the starting angle for a particular spiral line (eg 6 lines and 6 packing elements: 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 °) and β (r) designates the angular position of a point of the spiral-shaped line at the selected radius r and the selected starting angle βo, whereby the spirally-shaped line results by juxtaposing the points β (r).
Die Packungselemente sind im Querschnitt in einer bestimmten Krümmung ausgehend von einem kleinen Kreis hin zu einem größeren Kreis gelegt, so dass bei durch Vervielfältigung dieser schneckenförmigen Aufrollung ein mit Packungselementen gefüllter Kreisquerschnitt entsteht. Die Krümmung der Packungselemente nimmt von dem zentralen Kernraum zu der Außenseite hin, also von innen nach außen, ab. The packing elements are placed in cross-section in a certain curvature, starting from a small circle towards a larger circle, so that when created by duplication of this helical winding a filled with packing elements circular cross-section. The curvature of the packing elements decreases from the central core space to the outside, ie from inside to outside.
Der besagte Kernraum ist insbesondere ein innerer (gerader kreis-) zylindrischer Raum, in dem - bei einer Fortsetzung der spiralartigen Struktur in den Kernraum hinein - die Krümmung zu groß werden würde, um diese fertigungstechnisch zu ermöglichen. Der Umfang des Kernraums entspricht mindestens dem Abstand der spiralförmigenThe said core space is in particular an inner (straight circular) cylindrical space in which - in a continuation of the spiral-like structure in the core space inside - the curvature would be too large to allow this manufacturing technology. The circumference of the core space corresponds at least to the distance of the spiral
Linien multipliziert mit der Anzahl der spiralförmigen Linien. Somit wird der Umfang des Kernraums umso kleiner, je weniger Packungselemente vorhanden sind. Durch Wahl der Anzahl der Packungselemente kann auf diese Weise zwischen den beiden Extremfällen minimaler Kernraum und minimale Krümmung im Hinblick die jeweilige Anwendung eine geeignete Ausgestaltung der Packung gewählt werden. Lines multiplied by the number of spiral lines. Thus, the smaller the packing elements, the smaller the circumference of the core space becomes. By choosing the number of packing elements can be chosen in this way between the two extreme cases minimum core space and minimum curvature in terms of each application a suitable design of the pack.
Die benachbarten Packungselemente bilden Zwischenräume aus, in denen The adjacent packing elements form spaces in which
insbesondere Stoffe durch die Packung leitbar sind. Mit dem Begriff„benachbarte Packungselemente" ist dabei gemeint, dass sich in dem Zwischenraum zwischen den jeweiligen benachbarten Packungselementen kein weiteres Packungselement befindet. Dabei können die Packungselemente z.B. mittels ihrer Wellenberge verbunden sein, wenn die Packungselemente die oben beschriebene Wellenstruktur aufweisen. In diesem Fall sind die Zwischenräume insbesondere durch Kanäle gebildet, die durch verbundene Wellentäler benachbarter Packungselemente entstehen. Natürlich ist auch denkbar, dass die Packungselemente zueinander beabstandet sind. In diesem Fall können in den Zwischenräumen weitere Strukturen, z.B. Verbindungsstege zwischen den Packungselementen angeordnet sein. in particular, substances can be conducted through the pack. By the term "neighboring In this case, the interspaces are in particular characterized by channels, in which case the packing elements may be connected, for example, by means of their wave crests, if the packing elements have the above-described wave structure Of course, it is also conceivable that the packing elements are spaced apart from one another, in which case further structures, for example connecting webs, may be arranged between the packing elements in the interspaces.
Die beschriebene im Querschnitt spiralförmige Struktur der Packung ist mit The described in cross-section spiral structure of the package is with
konventionellen Fertigungsmethoden wie Biegen und Stanzen von Blechen nur äußerst schwer realisierbar, insbesondere da sich gewellte Bleche beim Biegen verziehen können und weil sich gefaltete Strukturen senkrecht zur Wellenrichtung kaum biegen lassen. Conventional production methods such as bending and punching of sheet metal are extremely difficult to realize, in particular because corrugated sheets can distort during bending and because folded structures can hardly be bent perpendicular to the wave direction.
Die erfindungsgemäße Packungsstruktur kann aber durch 3D-Druckverfahren auf einfache Weise hergestellt werden. Die Technik des 3D-Drucks erweitert die fertigungstechnisch möglichen Strukturen und auch komplexere Formen mit However, the packing structure according to the invention can be produced in a simple manner by 3D printing methods. The technique of 3D printing extends the production-technically possible structures and also more complex forms
Krümmungen in allen Raumachsen können gefertigt werden. Damit können Strukturen geschaffen werden, die optimal auf die jeweilige Funktion angepasst sind. Dies steht im Gegensatz zu der bisherigen Methode, nach dem ein Kompromiss zwischen wirtschaftlicher Fertigung bei noch akzeptabler Funktion angestrebt wird. Z.B. können mittels 3D-Druck Katalysatormaterialien in einer definierten geometrischen Form strukturiert werden, die optimal auf die verfahrenstechnischen NotwendigkeitenCurvatures in all spatial axes can be made. Structures can thus be created that are optimally adapted to the respective function. This is in contrast to the previous method, according to which a compromise between economic production is still sought at acceptable function. For example, can be structured by means of 3D printing catalyst materials in a defined geometric shape, which optimally to the procedural needs
(Gasströmung, Wärmetransfer, Stoffaustausch etc.) angepasst sind. Zwänge aufgrund der bisherigen Fertigungsmethoden entfallen weitgehend. (Gas flow, heat transfer, mass transfer, etc.) are adjusted. Obligations due to the previous production methods are largely eliminated.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Packung dazu ausgebildet, in einem entlang einer Längsachse erstreckten Rohr angeordnet zu werden, wobei die Außenseite der Packung an einem Mantel des Rohres anliegt, und wobei in einem von dem Mantel des Rohres begrenzten Mantelraum zwischen den Packungselementen der Packung Stoffe und/oder Wärme leitbar sind. Bei diesem Rohr kann es sich z.B. um einen In particular, the packing according to the invention is designed to be arranged in a pipe extending along a longitudinal axis, the outside of the packing being in contact with a casing of the pipe, and in a shell space bounded by the casing of the pipe between the packing elements of the packing and / or or heat are conductible. This tube may be e.g. one
Behälter/Mantel einer Kolonne oder eines Reaktors handeln. Gemäß einer Ausführungsform ist die Packung eine Katalysatorpackung zur Container / shell of a column or a reactor act. According to one embodiment, the pack is a catalyst pack for
Verwendung in einem chemischen Reaktor, insbesondere einem Use in a chemical reactor, in particular a
wärmetransportbestimmten System, z.B. einem Steam-Reformer. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Packung eine Stoffaustauschpackung zur Verwendung in einer Stoffaustausch-, Destillations-, Rektifikations- oder heat transport controlled system, e.g. a steam reformer. According to another embodiment, the packing is a mass transfer packing for use in a mass transfer, distillation, rectification or
Waschkolonne. Washing column.
Bei Reaktorpackungen bzw. Katalysatorpackungen zur Verwendung in chemischen Reaktoren ergeben sich durch die erfindungsgemäße Packung eine Reihe vonIn the case of reactor packings or catalyst packings for use in chemical reactors, the inventive packing gives rise to a series of
Vorteilen, insbesondere im Vergleich zu Reaktorkatalysatorbettstrukturen nach dem Stand der Technik. So ist gegenüber einer regellosen Schüttung gedrungener kugelähnlicher Katalysatorpartikel die radiale Wärmeleitfähigkeit erhöht. Dies erlaubt größere Rohrdurchmesser, eine höhere Reaktionsrate mit entsprechender Advantages, in particular in comparison to reactor catalyst bed structures according to the prior art. Thus, the radial thermal conductivity is increased compared to a random bed of squat ball-like catalyst particles. This allows larger pipe diameters, a higher reaction rate with appropriate
Wärmefreisetzung und damit einen wirtschaftlicheren Betrieb. Heat release and thus a more economical operation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Packungselemente in radialer Richtung bezüglich der Längsachse eine Dicke auf, wobei die Dicke von dem According to a further embodiment, the packing elements have a thickness in the radial direction with respect to the longitudinal axis, wherein the thickness of the
Kernraum aus zur Außenseite hin zunimmt. Das heißt, die Dicke der Core space increases towards the outside. That is, the thickness of the
Packungselemente nimmt entlang der spiralförmigen Linie von innen (also vomPacking elements takes along the spiral line from the inside (ie
Kernraum) nach außen (zur Außenseite hin) zu. Dies ist vorteilhaft, da der von den Packungselementen zu leitende Wärmestrom von innen nach außen zunimmt. Solche Strukturen können mittels 3D-Druckverfahren auf einfache Weise hergestellt werden. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Lösung für Katalysatorpackungen mechanisch besonders einfach auszuführen, weil ein zylindrisches Rohr als Reaktormantel verwendet werden kann, welches die Druckkräfte aufnimmt. Dieser Vorteil ergibt sich insbesondre gegenüber dem reaktiven Plattentauscher nach dem Stand der Technik. Gegenüber einem Stapel von Packungselementen in einem zylindrischen Rohr ergibt sich für Katalysatorpackungen der Vorteil, dass die Packungsanordnung homogen ist und alle Lagen identisch sind. Setzt man klassische Packungsstrukturen in ein zylindrisches Rohr ein, so ergeben sich zwischen lauter ungleich ausgedehnte Zwischenräume zwischen den einzelnen Blechen mit unterschiedlichen zugänglichen Wärmeübertragungsflächen an der Rohrwand. Deshalb ist die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere dann besser geeignet, wenn eine Umsatzsteuerung erfolgen muss, z.B. beim Auftreten von Folgereaktionen. Die Wärmeübergangsfläche ist für alle Lagen identisch, was zu einem größeren möglichen Rohrdurchmesser des Core space) to the outside (towards the outside) too. This is advantageous because the heat flow to be conducted by the packing elements increases from the inside to the outside. Such structures can be easily produced by means of 3D printing methods. Furthermore, the solution according to the invention for catalyst packages is mechanically particularly easy to carry out, because a cylindrical tube can be used as a reactor jacket, which absorbs the pressure forces. This advantage is particularly pronounced over the prior art reactive plate exchanger. Compared with a stack of packing elements in a cylindrical tube, there is the advantage for catalyst packings that the packing arrangement is homogeneous and all layers are identical. If classical packing structures are inserted into a cylindrical tube, then there are lumps of space between the individual sheets with different accessible heat transfer surfaces on the tube wall. Therefore, the invention Arrangement particularly suitable when a sales control must be carried out, for example, when subsequent reactions occur. The heat transfer surface is identical for all layers, resulting in a larger possible pipe diameter of the
Reaktormantels führt. Reactor jacket leads.
Für Stoffaustauschpackungen ergibt sich durch die erfindungsgemäße For mass transfer packages results from the inventive
Packungsstruktur insbesondere der Vorteil einer erhöhten Homogenität. Dabei ist mit Homogenität die gleichmäßige Verteilung der Phasen in der Packung gemeint. Package structure in particular the advantage of increased homogeneity. By homogeneity is meant the uniform distribution of the phases in the package.
Insbesondere besitzt jedes beliebig geformte Kontrollsegment der Packung die gleiche spezifische Oberfläche und gleiche offene Fläche. Dabei ist unter einem In particular, any arbitrarily shaped control segment of the package has the same specific surface area and open area. It is under one
Kontrollsegment ein beliebiger Ausschnitt, z.B. ein Volumenelement, der Packung zu verstehen. Dies verringert die Entstehung von Maldistribution der Phasen, z.B. der Gas- und Flüssigphase. Weiterhin ist aufgrund des konstanten Abstands zwischen den Packungselementen die Homogenität der Packung verbessert.  Control segment any section, e.g. a volume element to understand the pack. This reduces the development of meal distribution of the phases, e.g. the gas and liquid phase. Furthermore, due to the constant spacing between the packing elements, the homogeneity of the packing is improved.
Hingegen werden Packungen nach dem Stand der Technik häufig in einzelnen Lagen (von z.B. 200 mm bis 250 mm Höhe) an sogenannten Stoßstellen übereinander gelegt, wobei benachbarte Blöcke beim Einbau in eine Kolonne um einen bestimmten Winkel gedreht werden (meist 90°). Diese Drehung dient der Quervermischung in beide zur Haupströmungsrichtung senkrechten Richtungen. Analog können hier rechts- bzw. linkgewundene Schneckenstrukturen eingesetzt werden. On the other hand, prior art packages are often stacked in single layers (e.g., 200 mm to 250 mm high) at so-called joints, with adjacent blocks being rotated by a certain angle (usually 90 °) when installed in a column. This rotation serves to cross-blend in both directions normal to the main flow direction. Similarly, right-handed or left-worm screw structures can be used here.
Durch die spezielle erfindungsgemäße Form der Packung (Rotationssymmetrie bzw. annähernde Rotationssymmetrie) können grundsätzlich beliebig hohe Packungen erzeugt werden, wodurch das Stapeln und Verdrehen der einzelnen Blöcke entfallen kann. Es ist z.B. denkbar, eine mehrere Meter lange Packung ohne Stoßstellen herzustellen. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Packungselemente jeweils eine Mehrzahl an alternierend angeordneten Bergen und Tälern auf, wobei die Berge und Täler unter einer Neigung von mindestens 5°, insbesondere mindestens 10°, zu der Längsachse verlaufen. Das heißt mit anderen Worten, dass die Packungselemente eine  Due to the special form of the packing according to the invention (rotational symmetry or approximate rotational symmetry), in principle any desired high packing can be produced, whereby the stacking and twisting of the individual blocks can be dispensed with. It is e.g. conceivable to produce a several meters long pack without joints. According to one embodiment, the packing elements each have a plurality of alternately arranged mountains and valleys, wherein the mountains and valleys extend at an inclination of at least 5 °, in particular at least 10 °, to the longitudinal axis. In other words, that the packing elements a
wellenartige Struktur aufweisen. Durch die besagte Neigung verlaufen die Berge und Täler unter einem Winkel bezüglich der Längsachse, also schräg auf der Oberfläche der Packungselemente. Die Packungselemente selbst verlaufen jedoch parallel zur Längsachse. Dabei kann die Neigung z.B. 45° oder 60° betragen. Insbesondere verlaufen die Berge und Täler unter einer Neigung von mindestens 5° zu einer Kolonnenachse einer Kolonne, in der die erfindungsgemäße Packung angeordnet ist. have wave-like structure. Due to the said inclination, the mountains and valleys extend at an angle with respect to the longitudinal axis, ie obliquely on the surface the packing elements. However, the packing elements themselves run parallel to the longitudinal axis. The inclination can be eg 45 ° or 60 °. In particular, the mountains and valleys extend at an inclination of at least 5 ° to a column axis of a column in which the packing according to the invention is arranged.
Dabei weisen insbesondere alle Packungselemente der Packung die besagten Berge und Täler auf. In particular, all the packing elements of the pack have said mountains and valleys.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Packungselemente eine Mehrzahl an Rillen auf, wobei die Rillen unter einer Neigung von mindestens 5°, insbesondere mindestens 10°, zu der Längsachse verlaufen. According to a further embodiment, the packing elements have a plurality of grooves, wherein the grooves extend at an inclination of at least 5 °, in particular at least 10 °, to the longitudinal axis.
Diese Wellen- oder Rillenstrukturen haben insbesondere bei Stoffaustauschpackungen den Vorteil einer besonders guten Vermischung der Phasen und einer hohen These wave or groove structures have the advantage of a particularly good mixing of the phases and a high, especially in mass transfer packages
Homogenität der Packung. Homogeneity of the pack.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verlaufen die Berge und Täler oder die Rillen benachbarter Packungselemente unter einem Winkel von 5° bis 175°, insbesondere 30° bis 150°, bevorzugt 45° bis 135°, weiter bevorzugt 90°, zueinander. Mit anderen Worten, die Berge und Täler benachbarter Packungselemente sind alternierend zueinander angeordnet. Die Berge und Täler eines ersten Packungselements können also z.B. beim bestimmungsgemäßen Betrieb in einem Längsschnitt der Packung von links oben nach rechts unten verlaufen, wobei die Berge und Täler einer zweiten benachbarten Packung von rechts oben nach links unten verlaufen. According to a further embodiment, the peaks and valleys or the grooves of adjacent packing elements extend at an angle of 5 ° to 175 °, in particular 30 ° to 150 °, preferably 45 ° to 135 °, more preferably 90 ° to each other. In other words, the mountains and valleys of adjacent packing elements are arranged alternately to one another. The mountains and valleys of a first packing element may thus be e.g. run during normal operation in a longitudinal section of the pack from top left to bottom right, the mountains and valleys of a second adjacent pack from top right to bottom left run.
Dies hat insbesondere bei Katalysatorpackungen den Vorteil, dass das Gas über die schräg verlaufenden Kanäle definiert zur Wand und von der Wand geführt und so ein konvektiver Wärmetransport hergestellt wird, so dass größere Rohrdurchmesser, eine höhere Reaktionsrate mit entsprechender Wärmefreisetzung und damit ein This has the advantage, in particular in the case of catalyst packings, that the gas is guided over the oblique channels to the wall and away from the wall, thus producing a convective heat transport, so that larger tube diameters, a higher reaction rate with corresponding heat release and thus a
wirtschaftlicherer Betrieb realisierbar sind. more economical operation can be realized.
Bei Stoffaustauschpackungen hat die alternierende Anordnung der Wellen- oder Rillenstrukturen zwischen benachbarten Packungselementen den Vorteil, dass die Phasen, also z.B. eine in der Kolonne unter Wirkung der Schwerkraft herabfließende flüssige Phase und eine in der Kolonne aufsteigende gasförmige Phase, innerhalb von einem Zwischenraum zwischen den benachbarten Packungselementen sowohl zum Mantel bzw. zur Wand der Kolonne hin (also nach außen) als auch vom Mantel weg (also nach innen) gefördert wird. Dies verringert Maldistributionen und führt zu einer verbesserten Quervermischung der Phasen. In the case of mass transfer packings, the alternating arrangement of the wave or groove structures between adjacent packing elements has the advantage that the phases, eg a liquid phase flowing down in the column under the action of gravity and a gaseous phase rising in the column, are within a gap between the adjacent packing elements both to the jacket or to the wall of the column out (ie to the outside) as well as the jacket away (ie, inward) is promoted. This reduces maldistribution and leads to improved cross-mixing of the phases.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung eine geradzahlige According to a further embodiment, the packing has an even number
Gesamtanzahl an Packungselementen, z.B. 2, 4, 6, 8, 10, 12 oder mehr Total number of packing elements, e.g. 2, 4, 6, 8, 10, 12 or more
Packungselementen, auf. Insbesondere ist die Packung durch eine geradzahlige Anzahl an Packungselementen gebildet. Packing elements, on. In particular, the package is formed by an even number of packing elements.
Dadurch ergibt sich insbesondere auch bei der erfindungsgemäßen spiralförmigen Packungsanordnung die Möglichkeit, die Berg-Tal- (Wellen)- oder Rillenstrukturen aller benachbarter Packungselemente jeweils alternierend zueinander, das heißt unter einem Winkel von 5° bis 175°, insbesondere 30° bis 150°, bevorzugt 45° bis 135°, weiter bevorzugt 90°, zueinander anzuordnen, so dass in allen Zwischenräumen zwischen den Packungselementen eine verbesserte Vermischung der Phasen möglich ist. As a result, in particular in the case of the spiral-shaped packing arrangement according to the invention, it is possible to alternate the valley-valley (wave) or groove structures of all adjacent packing elements alternately, that is to say at an angle of 5 ° to 175 °, in particular 30 ° to 150 °, preferably 45 ° to 135 °, more preferably 90 ° to each other, so that in all spaces between the packing elements improved mixing of the phases is possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Packungselemente jeweils eine Mehrzahl an über das jeweilige Packungselement verteilten Durchgangsöffnungen auf, wobei insbesondere das Öffnungsverhältnis von durch die Durchgangsöffnungen gebildeter freier Öffnungsfläche zu geschlossener Fläche des jeweiligen According to a further embodiment, the packing elements each have a plurality of passage openings distributed over the respective packing element, wherein in particular the opening ratio of free opening area formed by the passage openings to the closed area of the respective one
Packungselements weniger als 20 % beträgt. Solche Durchgangsöffnungen bzw. Poren verbessern die Quervermischung der Phasen beim Stoffaustausch dadurch weiter, dass Stoffe über die Packing element is less than 20%. Such passage openings or pores improve the cross-mixing of the phases in the mass transfer further characterized in that substances on the
Durchgangsöffnungen zwischen benachbarten Zwischenräumen zwischen Through holes between adjacent spaces between
Packungselementen transportiert werden können und insbesondere ein Packing elements can be transported and in particular a
Druckausgleich stattfindet. Pressure equalization takes place.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung wenigstens zwei entlang der Längsachse angeordnete Packungslagen auf, die jeweils wenigstens zwei Packungselemente aufweisen, wobei die Packungselemente innerhalb der According to a further embodiment, the pack has at least two packing layers arranged along the longitudinal axis, which in each case have at least two packing elements, the packing elements being arranged inside the pack
Packungslage senkrecht zu der Längsachse jeweils entlang einer spiralförmigen Linie verlaufen, wobei die jeweilige spiralförmige Linie sich von dem Kernraum zur Außenseite erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien innerhalb der Packungslage senkrecht zu der Längsachse einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Dabei werden die einzelnen Packungslagen an sogenannten Stoßstellen aufeinandergelegt. Alternativ dazu können die einzelnen Packungslagen auch an den Stoßstellen miteinander verbunden werden. Packing position perpendicular to the longitudinal axis in each case along a spiral-shaped line, wherein the respective spiral-shaped line extending from the core space to Outside, and wherein adjacent spiral lines within the packing layer perpendicular to the longitudinal axis at a constant distance from each other. The individual packing layers are stacked on so-called joints. Alternatively, the individual packing layers can also be connected to one another at the joints.
Auf diese Weise können einzelne Packungslagen einer Höhe (entlang der In this way, individual packing layers of a height (along the
Längsachse), die durch 3D-Druckverfahren einfach herstellbar ist, z.B. innerhalb einer Kolonne zu höheren Packungen kombiniert werden. Longitudinal axis), which is easy to produce by 3D printing, e.g. be combined into higher packs within a column.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung ein zwischen den According to a further embodiment, the pack has a between the
Packungslagen angeordnetes Mischelement auf, das dazu ausgebildet ist, Stoffe und/oder Wärme senkrecht zu der Längsachse zu leiten. Solche Mischelemente erhöhen insbesondere bei Stoffaustauschpackungen die Quervermischung der Phasen. Packing layers arranged mixing element which is adapted to direct substances and / or heat perpendicular to the longitudinal axis. Such mixing elements increase the cross-mixing of the phases, in particular in the case of mass transfer packages.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung entlang der Längsachse wenigstens eine erste Packungslage und eine zweite Packungslage auf, wobei die spiralförmigen Linien der ersten Packungslage bezüglich der spiralförmigen Linien der zweiten Packungslage einen entgegengesetzten Drehsinn aufweisen. Mit dem Begriff Drehsinn ist hierbei die Umlaufrichtung der Punkte auf der jeweiligen spiralförmigen Linie von dem Kernraum zu der Außenseite gemeint. Die spiralförmigen Linien der ersten Packungslage können also z.B. linksdrehend sein, während die spiralförmigen Linien der zweiten Packungslage rechtsdrehend sind. Mit anderen Worten: die spiralförmigen Linien, entlang derer die Packungselemente der ersten Packungslage verlaufen, sind zu den spiralförmigen Linien, entlang derer die Packungselemente der zweiten Packungslage verlaufen, gespiegelt. Diese Anordnung bewirkt eine erhöhte Quervermischung an den Stoßstellen zwischen den Packungslagen. According to a further embodiment, the pack has at least one first packing layer and one second packing layer along the longitudinal axis, wherein the spiral lines of the first packing layer have an opposite direction of rotation relative to the spiral lines of the second packing layer. By the term rotation is meant here the direction of rotation of the points on the respective spiral-shaped line from the core space to the outside. The helical lines of the first packing layer may thus be e.g. be left-handed while the spiral lines of the second packing layer are dextrorotatory. In other words, the helical lines along which the packing elements of the first packing layer run are mirrored to the helical lines along which the packing elements of the second packing layer run. This arrangement causes increased cross-mixing at the joints between the packing layers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kernraum dazu ausgebildet, ein Kühlmedium zu leiten, so dass die Packungselemente mittels des Kühlmittels kühlbar sind. Durch Nutzung des aufgrund der Packungsstruktur entstehenden Kernraums zur Kühlung kann vorteilhafterweise der Einbau zusätzlicher Kühlmittelleitungen entfallen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in dem Kernraum wenigstens ein weiteres Packungselement angeordnet. According to a further embodiment, the core space is designed to conduct a cooling medium, so that the packing elements can be cooled by means of the coolant. By using the resulting due to the packing structure core space for cooling can advantageously account for the installation of additional coolant lines. According to a further embodiment, at least one further packing element is arranged in the core space.
Hierdurch kann die Homogenität der Packung vorteilhafterweise weiter erhöht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung eine Stoffrückführstruktur auf, die dazu ausgebildet ist, Stoffe von der Außenseite in wenigstens einen As a result, the homogeneity of the pack can advantageously be further increased. According to a further embodiment, the pack has a fabric return structure which is adapted to receive substances from the outside into at least one
Zwischenraum zwischen benachbarten Packungselementen der Packung zu leiten. Passing space between adjacent packing elements of the pack.
Solche Stoffrückführstrukturen sind insbesondere mittels 3D-Druckverfahren leicht zusammen mit den Packungselementen druckbar. Such fabric return structures can be easily printed together with the packing elements, in particular by means of 3D printing methods.
Alternativ zu der beschriebenen Ausführungsform können derartige As an alternative to the described embodiment, such
Stoffrückführstrukturen insbesondere auch Teil des Rohres sein, in dem die Packung angeordnet ist. Substance return structures in particular also be part of the tube in which the package is arranged.
Die Stoffrückführstrukturen können vorteilhafterweise eine Flüssigkeitsströmung wieder zurück in die Packung leiten, und somit die Maldistribution in der Packung verhindern. Somit kann die Homogenität der Packung weiter erhöht werden. Insbesondere kann durch Kombination der erfindungsgemäßen spiralartigen Struktur der Packungen mit Stoffrückführstrukturen und weiteren Packungselementen in dem zentralen Kernraum eine im Wesentlichen vollständige Homogenität der Packung erzielt werden. The fabric return structures may advantageously direct liquid flow back into the package, thus preventing maldistribution in the package. Thus, the homogeneity of the package can be further increased. In particular, by combining the inventive spiral-like structure of the packs with fabric return structures and further packing elements in the central core space, a substantially complete homogeneity of the pack can be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Packungselemente an ihrer Oberfläche eine Katalysatorsubstanz zur katalytischen Beschleunigung einer chemischen Reaktion auf. According to a further embodiment, the packing elements have on their surface a catalyst substance for the catalytic acceleration of a chemical reaction.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Packungselemente durch SD- Drucken gebildet. Dabei wird die beschriebene spiralförmige Struktur der Packungen bereits beim Drucken erzeugt. Der 3D-Druck hat insbesondere bei Katalysatorpackungen den Vorteil, dass das Packungsmaterial mit dem Mantel eines Rohres fest verbindbar ist (z.B. durch Drucken der Packungen gemeinsam mit dem Mantel des Rohres) und somit einen Wärmestrom ermöglicht. Dadurch können größere Rohrdurchmesser realisiert werden, was eine höhere Reaktionsrate mit entsprechender Wärmefreisetzung und damit einen wirtschaftlicheren Betrieb erlaubt. According to another embodiment, the packing elements are formed by SD printing. The described spiral structure of the packages is already generated during printing. The 3D printing has the advantage, in particular in the case of catalyst packings, that the packing material can be firmly connected to the jacket of a pipe (for example by printing the packings together with the jacket of the pipe) and thus enables a heat flow. As a result, larger pipe diameters can be realized, which allows a higher reaction rate with appropriate heat release and thus more economical operation.
Zusätzlich ergeben sich insbesondere bei Stoffaustauschpackungen durch den SD- Druck die Vorteile, dass zusätzliche Stoffrückführstrukturen gemeinsam mit der Packung gedruckt werden können, und/oder dass die Packung gemeinsam mit dem Mantel des Rohres gedruckt werden kann, so dass Maldistributionen im Randbereich der Packung verhindert werden. Weiterhin können mittels 3D-Druck Packungen in nahezu beliebiger Höhe gedruckt werden, so dass das Stapeln von Packungsblöcken an Stoßstellen innerhalb einer Kolonne entfallen kann. In addition, especially in mass transfer packs by SD printing, there are the advantages that additional fabric return structures can be printed together with the pack, and / or that the pack can be printed together with the jacket of the pipe so that misistributions in the periphery of the pack are prevented , Furthermore, by means of 3D printing packs can be printed in almost any height, so that the stacking of pack blocks can be omitted at joints within a column.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung wenigstens ein erstes Packungselement und ein zweites Packungselement auf, wobei das erste According to a further embodiment, the pack comprises at least a first packing element and a second packing element, wherein the first
Packungselement und das zweite Packungselement senkrecht zu der Längsachse jeweils entlang einer spiralförmigen Linie verlaufen, und wobei die jeweilige Packing element and the second packing element perpendicular to the longitudinal axis each extend along a helical line, and wherein the respective
spiralförmige Linie sich von dem Kernraum zur Außenseite erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien senkrecht zu der Längsachse einen konstanten Abstand zueinander aufweisen, und wobei das erste Packungselement und das zweite Packungselement entlang der Längsachse bzw. parallel zur Längsachse (d.h. in axialer Richtung) versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei können die ersten und zweiten Packungselemente z.B. Enden aufweisen, die entlang der Längsachse versetzt sind, das heißt die jeweiligen Endabschnitte befinden sich beim bestimmungsgemäßen Betrieb auf unterschiedlichen Höhen. helical line extending from the core space to the outside, and wherein adjacent helical lines perpendicular to the longitudinal axis at a constant distance from each other, and wherein the first packing element and the second packing element along the longitudinal axis or parallel to the longitudinal axis (ie in the axial direction) offset from one another are arranged. The first and second packing elements may e.g. Have ends which are offset along the longitudinal axis, that is, the respective end portions are located during normal operation at different heights.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Packung wenigstens zwei entlang der Längsachse angeordnete Packungslagen auf, die jeweils wenigstens ein erstes und ein zweites Packungselement aufweisen, wobei das erste Packungselement und das zweite Packungselement senkrecht zu der Längsachse jeweils entlang einer spiralförmigen Linie verlaufen, und wobei die jeweilige spiralförmige Linie sich von dem Kernraum zur Außenseite erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien senkrecht zu der Längsachse einen konstanten Abstand zueinander aufweisen, und wobei das erste Packungselement und das zweite Packungselement entlang der Längsachse bzw. parallel zur Längsachse versetzt zueinander angeordnet sind. According to a further embodiment, the pack has at least two packing layers arranged along the longitudinal axis, each having at least a first and a second packing element, wherein the first packing element and the second packing element each extend along a spiral line perpendicular to the longitudinal axis, and wherein the respective spiral line extending from the core space to the outside, and wherein adjacent spiral lines perpendicular to the longitudinal axis at a constant distance from each other, and wherein the first packing element and the second packing element are arranged offset from one another along the longitudinal axis or parallel to the longitudinal axis.
Dabei bilden insbesondere jeweils die ersten Packungselemente der Packungslagen eine erste Stoßstelle aus und die zweiten Packungselemente der Packungslagen bilden eine zweite Stoßstelle aus. In particular, in each case the first packing elements of the packing layers form a first joint and the second packing elements of the packing layers form a second joint.
Der axiale Versatz der Packungselemente hat den Vorteil, dass bei Anwendungen, welche die Anordnung mehrerer Packungen in axialer Richtung übereinander erfordern (z.B. bei mehreren zur Erreichung einer größeren Packungshöhe übereinander gestapelten Packungslagen) die Stoßstellen der Packungselemente axial zueinander versetzt sind. Dies führt zu homogeneren strömungsmechanischen Eigenschaften der Packung, da durch die Anordnung der Stoßstellen in einer gemeinsamen horizontalen Ebene entstehende strömungsmechanische Inhomogenitäten vermieden werden, die zum Aufstauen von Flüssigkeit im Übergangsbereich der Packungslagen führen können. The axial displacement of the packing elements has the advantage that in applications requiring the superposition of several packages in the axial direction (e.g., with multiple packing layers stacked to achieve a greater packing height), the joints of the packing elements are axially offset from one another. This leads to more homogeneous flow-mechanical properties of the packing, since fluid-mechanical inhomogeneities resulting from the arrangement of the joints in a common horizontal plane are avoided, which can lead to the accumulation of liquid in the transition region of the packing layers.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Packung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die Packungselemente mittels eines 3D- Druckverfahrens gedruckt werden, so dass die Packungselemente senkrecht zu der Längsachse jeweils entlang einer spiralförmigen Linie verlaufen und die benachbarten spiralförmigen Linien senkrecht zu der Längsachse einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Packungselemente als einstückige Einheit schichtweise aus einem pulverförmigem Werkstoff, z.B. aufweisend ein Metall oder einen Kunststoff, gedruckt, wobei nacheinander mehrere Schichten des A second aspect of the invention relates to a method of manufacturing a package according to the first aspect of the invention, wherein the package elements are printed by a 3D printing method such that the package elements are perpendicular to the longitudinal axis along a spiral line and the adjacent spiral lines are perpendicular have a constant distance from each other to the longitudinal axis. According to a further embodiment, the packing elements are formed as a one-piece unit in layers of a powdery material, e.g. comprising a metal or a plastic, printed, wherein successively more layers of the
Werkstoffs übereinander aufgebracht werden, wobei jede Schicht vor dem Aufbringen der nächstfolgenden Schicht mittels eines Laserstrahls an einer Druckposition, die einem Querschnittsbereich der herzustellenden Einheit entspricht, erhitzt wird und dabei an der darunterliegenden Schicht fixiert wird, insbesondere mit dieser verschmolzen wird. Material are applied to one another, wherein each layer is heated before the application of the next following layer by means of a laser beam at a printing position corresponding to a cross-sectional area of the unit to be produced, and is thereby fixed to the underlying layer, in particular merged with this.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Packungselemente als einstückige Einheit durch Aufbringen eines flüssigen Werkstoffs gefertigt. Um überhängende Strukturen zu fertigen, müssen hierfür insbesondere Stützkonstruktionen aus einem Material verwendet werden, das nach dem Druckvorgang entfernbar ist. Für solche Stützstrukturen kann z.B. wasserlösliches Material verwendet werden, wenn der Werkstoff, aus dem die Packungselemente gedruckt werden, selbst nicht wasserlöslich ist. According to a further embodiment, the packing elements are manufactured as a one-piece unit by applying a liquid material. To overhanging In particular, supporting structures made of a material which can be removed after the printing process must be used to produce structures. For such support structures, for example, water-soluble material can be used if the material from which the packing elements are printed is not itself water-soluble.
Dabei können einzelne Packungselemente gefertigt werden, die anschließend zu einer Packung verbunden werden. Alternativ dazu kann auch die gesamte Packung aus mehreren Packungselementen (gegebenenfalls zusammen mit Verbindungsstrukturen zwischen den Packungselementen) in einem Schritt mittels 3D-Druck gedruckt werden. In this case, individual packing elements can be manufactured, which are then connected to form a package. Alternatively, the entire package of several packing elements (optionally together with interconnection structures between the packing elements) can be printed in one step by means of 3D printing.
Weiterhin kann auch der Mantel des Rohres (z.B. der Kolonnenmantel oder der Mantel eines rohrförmigen Reaktors) oder ein Teil des Mantels gemeinsam mit der Packung mittels 3D-Druck gedruckt werden. Further, the jacket of the tube (e.g., the column jacket or jacket of a tubular reactor) or a portion of the jacket may be printed together with the package by means of 3D printing.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden Berge und Täler oder Rillen bei dem 3D-Druckverfahren, also bei der Erzeugung der jeweiligen Packungselemente, gedruckt. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Stoffrückführstrukturen bei dem 3D-Druckverfahren gemeinsam mit den jeweiligen Packungselementen gedruckt. In one embodiment of the method, peaks and valleys or grooves are printed in the 3D printing method, that is to say in the generation of the respective packing elements. In a further embodiment of the method, fabric return structures are printed together with the respective packing elements in the 3D printing process.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Durchgangsöffnungen der Packungselemente bei dem 3D-Druckverfahren gedruckt. Das heißt, bei der In a further embodiment of the method, passage openings of the packing elements are printed in the 3D printing method. That is, at the
Erzeugung der Packungselemente durch das 3D-Druckverfahren wird an Generation of the packing elements by the 3D printing method is started
entsprechenden Stellen kein Werkstoff aufgebracht, so dass an diesen Stellen die Durchgangsöffnungen gebildet werden. no corresponding material applied, so that the passage openings are formed at these locations.
Das Aufbringen der Schichten kann z.B. entlang der Längsachse der Packung oder senkrecht zur Längsachse erfolgen. The application of the layers may e.g. along the longitudinal axis of the package or perpendicular to the longitudinal axis.
Eine geeignete 3D-Druckvorrichtung zum schichtweisen Aufbringen eines A suitable 3D printing device for layering a
pulverförmigen Werkstoffs weist z.B. zumindest eine Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls, eine Stoffzuführung zur Bereitstellung des Werkstoffs und eine powdery material has e.g. at least one laser source for generating a laser beam, a material supply for providing the material and a
Transportvorrichtung auf, wobei die Transportvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Werkstück, also das Packungselement bzw. die Packung, gegen die Laserquelle und die Stoffzuführung zu bewegen und/ oder die Laserquelle und die Stoffzuführung gegen das Werkstück zu bewegen. Eine geeignete 3D-Druckvorrichtung zum Aufbringen eines flüssigen Werkstoffs weist z.B. zumindest eine Düse zum Aufbringen des flüssigen Werkstoffs auf, wobei die Düse dazu ausgebildet ist, den flüssigen Werkstoff an einer vorbestimmten Position des Werkstücks, also das Packungselement bzw. die Packung, aufzubringen. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stoff- und/oder Transport device, wherein the transport device is adapted to, the Workpiece, so the packing element or the package, to move against the laser source and the material supply and / or to move the laser source and the material supply to the workpiece. A suitable 3D printing device for applying a liquid material has, for example, at least one nozzle for applying the liquid material, the nozzle being designed to apply the liquid material at a predetermined position of the workpiece, that is to say the packing element or the packing. A third aspect of the invention relates to a method for fabric and / or
Energieaustausch zwischen einer ersten Phase und einer zweiten Phase unter Verwendung einer Packung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die erste Phase und die zweite Phase, insbesondere entlang der Längsachse, im Gegenstrom durch die Packung geleitet werden, und wobei die erste Phase und die zweite Phase senkrecht zu der Längsachse über Zwischenräume zwischen benachbarten  Energy exchange between a first phase and a second phase using a packing according to the first aspect of the invention, wherein the first phase and the second phase, in particular along the longitudinal axis, are passed in countercurrent through the packing, and wherein the first phase and the second Phase perpendicular to the longitudinal axis via spaces between adjacent
Packungselementen verteilt werden. Packing elements are distributed.
Dabei handelt es sich bei der ersten Phase insbesondere um eine gasförmige Phase, welche die Packung von unten nach oben durchströmt, und es handelt sich bei der zweiten Phase insbesondere um eine flüssige Phase, die in der Packung herabregnet, wobei die gasförmige Phase und die flüssige Phase in der Packung miteinander in Kontakt treten, so dass Stoffe und/oder Energie zwischen der gasförmigen Phase und der flüssigen Phase ausgetauscht werden kann. Auch zwei flüssige Phasen sind möglich, z.B. bei Extraktionen, bei der die leichtere flüssige Phase nach oben strömt und die schwerere flüssige Phase nach unten strömt. Dabei kann z.B. im Gegenstrom eine Stoffkomponente und/oder Wärmeenergie zwischen den flüssigen Phasen übertragen werden. In particular, the first phase is a gaseous phase which flows through the packing from bottom to top, and the second phase is in particular a liquid phase which is raining down in the packing, the gaseous phase and the liquid phase Phase in the package contact each other, so that substances and / or energy between the gaseous phase and the liquid phase can be exchanged. Also, two liquid phases are possible, e.g. in extractions where the lighter liquid phase flows upwards and the heavier liquid phase flows downwards. In this case, e.g. in countercurrent, a substance component and / or heat energy are transferred between the liquid phases.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Packung in einer Kolonne, z.B. einer Stoffaustausch-, Destillations-, Rektifikations- oder Waschkolonne angeordnet, wobei die Kolonne entlang einer Kolonnenachse erstreckt ist, und wobei die erste und zweite Phase entlang der Kolonnenachse im Gegenstrom durch die in der Kolonne befindliche Packung geführt werden. Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abführen von Reaktionswärme unter Verwendung einer Packung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei mittels einer chemischen Reaktion innerhalb der Packung In one embodiment of the process, the packing is arranged in a column, eg a mass transfer, distillation, rectification or scrubbing column, the column being extended along a column axis, and the first and second phases being countercurrently flowed through the column axis through the column axis the column located package are performed. A fourth aspect of the invention relates to a process for removing heat of reaction using a packing according to the first aspect of the invention, wherein by means of a chemical reaction within the packing
Reaktionswärme freigesetzt oder verbraucht wird, und wobei die Reaktionswärme senkrecht zu der Längsachse über die Packungselemente und/oder über Heat of reaction is released or consumed, and wherein the heat of reaction perpendicular to the longitudinal axis over the packing elements and / or over
Zwischenräume zwischen benachbarten Packungselementen zu der Außenseite der Packung geleitet wird.  Gaps between adjacent packing elements is directed to the outside of the pack.
Das Abführen von Reaktionswärme erfolgt dabei insbesondere bei exothermen Reaktionen und das Verbrauchen von Reaktionswärme erfolgt durch Zuführen von Wärme von außen, insbesondere bei endothermen Reaktionen. The dissipation of heat of reaction takes place in particular in exothermic reactions and the consumption of heat of reaction takes place by supplying heat from outside, in particular in endothermic reactions.
Der Wärmetransport in den besagten Zwischenräumen erfolgt hauptsächlich durch Konvektion der in den Zwischenräumen befindlichen Fluide (Flüssigkeit und/oder Gas), während der Wärmetransport über die Packungselemente hauptsächlich durch Wärmeleitung über den Kolonnenmantel und die Packungselemente erfolgt. The heat transfer in the said intermediate spaces takes place mainly by convection of the fluids located in the intermediate spaces (liquid and / or gas), while the heat transport via the packing elements takes place mainly by heat conduction via the column jacket and the packing elements.
Bei der Packung handelt es sich insbesondere um eine Katalysatorpackung, die ein Katalysatormaterial aufweist, das dazu ausgebildet ist, die besagte chemische In particular, the packing is a catalyst pack having a catalyst material adapted to carry the said chemical
Reaktion zu beschleunigen. Accelerate reaction.
Weitere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen eine schematische Querschnittsdarstellung einer Packung aus gestapelten planaren Packungselementen in einem Rohr; Further aspects and embodiments of the invention will become apparent from the following description of the figures. They show a schematic cross-sectional view of a pack of stacked planar packing elements in a tube;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer  Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a
erfindungsgemäßen Packung aus spiralförmig angeordneten Packungselementen  Pack according to the invention of spirally arranged packing elements
Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Rohrs mit spiralförmigen Linien, entlang derer die Packungselemente der erfindungsgemäßen Packung erstreckt sind; eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Packung aus spiralförmig angeordneten Packungselementen mit weiteren Packungselementen in einem zentralen Kernraum; Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a tube with spiral lines along which the packing elements of the package according to the invention extend; a schematic cross-sectional view of a package according to the invention of spirally arranged packing elements with further packing elements in a central core space;
eine schematische Querschnittsdarstellung einer  a schematic cross-sectional view of a
erfindungsgemäßen Packung mit zwei spiralförmigen  Pack according to the invention with two spiral-shaped
Packungselementen;  Packing elements;
eine schematische Querschnittsdarstellung einer  a schematic cross-sectional view of a
erfindungsgemäßen Packung mit 32 spiralförmigen  Pack according to the invention with 32 spiral
Packungselementen;  Packing elements;
eine schematische Querschnittsdarstellung eines Details einer erfindungsgemäßen Packung;  a schematic cross-sectional view of a detail of a package according to the invention;
eine perspektivische Darstellung zweier benachbarter erfindungsgemäßer Packungselemente mit senkrecht zueinander angeordneten Bergen und Tälern;  a perspective view of two adjacent inventive packing elements with mutually perpendicular mountains and valleys;
eine schematische Längsschnittdarstellung einer Kolonne zum Stoff- und/oder Energieaustausch mit einer erfindungsgemäßen Packung;  a schematic longitudinal sectional view of a column for mass and / or energy exchange with a package according to the invention;
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit zwei Packungslagen, die axial zueinander versetzte Packungselemente aufweisen (B) im Vergleich zu einer Ausführungsform ohne axialen Versatz (A).  a schematic representation of an embodiment of the invention with two packing layers having axially offset packing elements (B) in comparison to an embodiment without axial offset (A).
Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Rohr 20, z.B. einen Behälter eines Reaktors zur Durchführung einer chemischen Reaktion oder einen Behälter einer Kolonne zum Stoff- und/oder Energieaustausch mit einem Mantel 21 , der einen Mantelraum 22 umschließt. In dem Rohr 20 ist eine Packung 1 , z.B. eine Stoffaustausch- oder Katalysatorpackung, aus einer Mehrzahl an unterschiedlich langen, planaren, entlang einer ersten Querrichtung q i erstreckten Packungselementen 10 angeordnet. Die Packungselemente 10 bilden eine kreiszylinderformige Struktur, welche den Mantelraum 22 des ebenfalls kreiszylinderförmigen Rohres 20 im Figure 1 shows in a schematic cross-sectional view a tube 20, e.g. a container of a reactor for carrying out a chemical reaction or a container of a column for mass and / or energy exchange with a jacket 21, which encloses a jacket space 22. In the tube 20 is a pack 1, e.g. a mass transfer or catalyst package, from a plurality of differently long, planar, along a first transverse direction q i extended packing elements 10 are arranged. The packing elements 10 form a kreiszylinderformige structure, which the shell space 22 of the likewise circular cylindrical tube 20 in
Querschnitt (zu einer hier nicht gezeigten Längsachse, entlang der das Rohr 20 erstreckt ist) ausfüllt. Die Packungselemente 10 weisen jeweils eine wellenartige Struktur aus einer Vielzahl an (Wellen-) Bergen 1 1 und (Wellen-) Tälern 12 auf, die über Flanken 13 miteinander verbunden sind. Die in Figur 1 gezeigte Anordnung stellt eine einfache Lösung des Problems dar, eine rohrartige Struktur wie einen Behälter eines Reaktors oder eine Kolonne mit Cross-section (to a longitudinal axis, not shown here, along which the tube 20 is extended) fills. The packing elements 10 each have a wave-like structure of a plurality of (wave) mountains 1 1 and (wave) valleys 12, which are connected to one another via flanks 13. The arrangement shown in Figure 1 represents a simple solution to the problem, a tubular structure such as a container of a reactor or a column with
Packungselementen möglichst vollständig zu füllen. Diese Lösung ist jedoch suboptimal bezüglich des lateralen Quertransports (senkrecht zur nicht gezeigten Längsachse des Rohres, also insbesondere in den Querrichtungen qi und q2) von Stoffen und/oder Energie bzw. Wärme, da der Stofftransport bzw. der Wärmetransport mittels Wärmeströmung in einem flüssigen oder gasförmigen Medium und die Fill the packing elements as completely as possible. However, this solution is suboptimal with respect to the lateral transverse transport (perpendicular to the longitudinal axis of the tube, not shown, ie in the transverse directions qi and q2) of substances and / or energy or heat, since the mass transport or heat transfer by means of heat flow in a liquid or gaseous medium and the
Wärmeleitung über eine einzelne Packungslage 10 hier ausschließlich in der ersten Querrichtung qi, nicht aber in der zweiten Querrichtung q2 erfolgen kann. Es versteht sich, dass zusätzlich ein Wärmetransport in der zweiten Querrichtung q2 durch Heat conduction over a single packing layer 10 can take place here exclusively in the first transverse direction qi, but not in the second transverse direction q 2 . It is understood that in addition a heat transfer in the second transverse direction q 2 by
Konvektion und Wärmeleitung über die Zwischenräume zwischen den Convection and heat conduction across the spaces between the
Packungselementen 10 und die verschiedenen Packungselemente 10 hinweg erfolgen kann, der jedoch weniger effektiv ist als ein entsprechender Wärmetransport in der ersten Querrichtung qi . In der Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Packung 1 in einem Rohr 20, z.B. einem Behälter eines Reaktors zur Durchführung einer chemischen Reaktion oder einer Kolonne zum Stoff- und/oder Energieaustausch gezeigt. Das Rohr 20 ist analog zu Figur 1 entlang einer hier nicht gezeigten Längsachse erstreckt, die senkrecht in die Bildebene hineinragt. Analog zu der Darstellung in Figur 1 weist das Rohr einen Mantel 21 auf, der einen Mantelraum 22 umschließt.  Packing elements 10 and the various packing elements 10 away can take place, which is less effective than a corresponding heat transfer in the first transverse direction qi. In Figure 2, a package 1 according to the invention is contained in a tube 20, e.g. a container of a reactor for carrying out a chemical reaction or a column for mass and / or energy exchange shown. The tube 20 is analogous to Figure 1 along a longitudinal axis, not shown here, which extends perpendicularly into the image plane. Analogous to the illustration in Figure 1, the tube has a jacket 21 which encloses a jacket space 22.
Die erfindungsgemäße Packung 10 besteht in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus sechs Packungselementen 10, z.B. Packungsblechen, die zwischen einem zentralen konzentrisch bezüglich des Rohres 20 angeordneten Kernraum 30 und der inneren Wandung des Mantels 21 entlang von spiralförmigen Linien S (als gepunktete Linien dargestellt) erstreckt sind. Die spiralförmigen Linien S stellen in der hier gewählten Darstellung auch eine Begrenzungslinie zwischen benachbarten Packungselementen 10 dar. Der Kernraum 30 weist eine kreiszylinderförmige Mantelfläche 31 auf. Weiterhin ist ein Ende 16 eines Packungselements 10 gezeigt, an dem eine erste Tangente t1 der jeweiligen spiralförmigen Linie S mit einer zweiten Tangente t2 der Mantelfläche 31 einen Winkel γ einschließt. The packing 10 according to the invention consists in this embodiment of the invention of six packing elements 10, eg packing sheets, which extend between a central concentric with respect to the tube 20 arranged core space 30 and the inner wall of the shell 21 along spiral lines S (shown as dotted lines) , The spiral lines S represent in the representation selected here also a boundary line between adjacent packing elements 10. The core space 30 has a circular cylindrical surface 31. Furthermore, an end 16 of a packing element 10 is shown, on which a first tangent t1 of the respective spiral-shaped line S encloses an angle γ with a second tangent t2 of the lateral surface 31.
Die Packungsbleche 10 weisen eine Wellenstruktur aus Bergen 1 1 und Tälern 12 auf, welche über Flanken 13 verbunden sind. Diese Berge 1 1 und Täler 12 stellen eine die primäre Erstreckungsrichtung der Packungselemente 10 (entlang der spiralförmigen Linien S) überlagernde Struktur dar. The packing sheets 10 have a wave structure of mountains 1 1 and valleys 12, which are connected by flanks 13. These mountains 11 and valleys 12 represent a structure that overlays the primary direction of extension of the packing elements 10 (along the spiral lines S).
Die Figur 3 zeigt eine zu der Figur 2 analoge schematische Schnittdarstellung des Rohres 20, wobei lediglich die spiralförmigen Linien S gezeigt sind, entlang derer die Packungselemente 10 erstreckt sind, und auf die Darstellung der Packungselemente 10 selbst zur besseren Übersicht verzichtet wurde. FIG. 3 shows a schematic sectional view, analogous to FIG. 2, of the tube 20, wherein only the spiral-shaped lines S are shown, along which the packing elements 10 extend, and the illustration of the packing elements 10 itself has been omitted for a better overview.
Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass die spiralförmigen Linien S in radialer Richtung (also senkrecht zu den spiralförmigen Linien S) an jeder Stelle der Packung denselben Abstand d aufweisen. Diese Eigenschaft ist maßgebend und kennzeichnende für die erfindungsgemäße Packungsstruktur und hat den Vorteil, dass die Packungsstruktur homogen an jeder Stelle des Rohrquerschnitts ist. It can be seen from FIG. 3 that the spiral-shaped lines S in the radial direction (that is to say perpendicular to the spiral-shaped lines S) have the same spacing d at each point of the packing. This property is decisive and characteristic of the packing structure according to the invention and has the advantage that the packing structure is homogeneous at every point of the pipe cross-section.
Wie oben erwähnt lässt sich eine solche spiralförmige Linie insbesondere in As mentioned above, such a spiral line can be particularly in
Polarkoordinaten durch folgende Formel mathematisch beschreiben:
Figure imgf000025_0001
Describe polar coordinates mathematically using the following formula:
Figure imgf000025_0001
wobei r den Radius (senkrecht zur Längsachse) als Variable, rmin den Radius des Kernraumquerschnitts, ßo den Startwinkel für eine bestimmte spiralförmige Linie und ß(r) die Winkellage eines Punktes der spiralförmigen Linie bei dem gewählten Radius r und dem gewählten Startwinkel ßo bezeichnet, wobei sich durch Aneinanderreihung der Punkte ß(r) die spiralförmige Linie ergibt. In der Figur 3 sind beispielhaft der Radius r sowie ein erster Winkel ßo, an dem eine erste spiralförmige Linie S den Umfang des Kernraums 30 berührt und ein zweiter Winkel ßi, an dem eine zweite spiralförmige Linie S den Umfang des Kernraums 30 berührt, eingezeichnet. Die Berührungspunkte der spiralförmigen Linien S mit dem zentralen Kernraum 30 sind dabei gleichmäßig um den Umfang des Kernraums 30 angeordnet, so dass die sechs spiralförmigen Linien S bei 0°, 60°, 120°, 180°, 240° und 300° bezüglich des ersten Winkels (Startwinkels) ß0 an dem Umfang des Kernraums 30 angeordnet sind. Die spiralförmigen Linien S, und somit die spiralförmig erstreckten Packungselemente 10 weisen innen, also angrenzend an den zentralen Kernraum 30, die größte where r is the radius (perpendicular to the longitudinal axis) as a variable, r m in the radius of the core space cross section, ßo the starting angle for a given spiral line and ß (r) the angular position of a point of the spiral line at the selected radius r and the selected starting angle ßo denoted, wherein by lining up the points ß (r) results in the spiral-shaped line. In FIG. 3, by way of example, the radius r and a first angle βo at which a first spiral-shaped line S contacts the circumference of the core space 30 and a second angle βi at which a second spiral-shaped line S contacts the circumference of the core space 30 are shown. The points of contact of the spiral lines S with the central core space 30 are evenly around the circumference of the core space 30, so that the six spiral lines S at 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 ° and 300 ° with respect to the first angle (start angle) ß 0 are arranged on the circumference of the core space 30. The spiral-shaped lines S 1, and thus the spirally extended packing elements 10, have the largest inside, that is, adjacent to the central core space 30
Krümmung auf, wobei die Krümmung nach außen hin, also zum Mantel 21 des Rohres 20 hin, geringer wird. Wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform weist der Kernraum 30 eine kreiszylinderförmige Mantelfläche 31 auf. Weiterhin ist ein Ende 16 eines Curvature, wherein the curvature toward the outside, so towards the casing 21 of the tube 20, is lower. As in the embodiment shown in FIG. 2, the core space 30 has a circular cylindrical surface 31. Furthermore, an end 16 of a
Packungselements 10 gezeigt, an dem eine erste Tangente t1 der jeweiligen spiralförmigen Linie S mit einer zweiten Tangente t2 der Mantelfläche 31 einen Winkel γ einschließt. Packing element 10 shown, on which a first tangent t1 of the respective spiral-shaped line S with a second tangent t2 of the lateral surface 31 forms an angle γ.
Bevorzugt wird die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Struktur mittels 3D-Druck hergestellt, so dass die Packungselemente 10 nicht in einem separaten Schritt gebogen werden müssen, um die Krümmung entlang der spiralförmigen Linien S zu bewirkten, sondern so dass die Krümmung direkt beim Drucken der Packungselemente 10 erzeugt werden kann. Preferably, the structure shown in Figures 2 and 3 is made by 3D printing, so that the packing elements 10 need not be bent in a separate step to effect the curvature along the spiral lines S, but so that the curvature directly upon printing the packing elements 10 can be produced.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Packung 1 in einem Rohr 20, die analog zu der in Figur 2 gezeigten Packung 1 ausgebildet ist. Bezüglich der Merkmale der Packung 1 sei auf die entsprechende Beschreibung der Figur 2 verwiesen. Die in Figur 4 gezeigte Packung 1 weist zusätzliche Packungselemente 10 auf, die in dem zentralen Kernraum 30 angeordnet sind, so dass im Wesentlichen der gesamte Mantelraum 22 mit Packungselementen 10 ausgefüllt ist. Dabei sind die in dem Kernraum 30 angeordneten weiteren FIG. 4 shows a schematic cross-sectional illustration of a pack 1 according to the invention in a tube 20, which is designed analogously to the pack 1 shown in FIG. With regard to the features of the pack 1, reference is made to the corresponding description of FIG. The package 1 shown in FIG. 4 has additional packing elements 10, which are arranged in the central core space 30, so that essentially the entire shell space 22 is filled with packing elements 10. In this case, arranged in the core space 30 further
Packungselemente 10 insbesondere nicht spiralförmig, sondern können eine beliebige Form aufweisen, die dazu geeignet ist, den zentralen Kernraum 30 auszufüllen. Die in Figur 4 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Homogenität der Packung 10 weiter erhöht wird, dadurch dass Maldistributionen, bzw. ein Transport der Phasen entlang der Längsachse an der Packung 1 vorbei, im Bereich des Kernraums 30 vermieden werden. Die Figuren 5 und 6 zeigen schematische Querschnittsdarstellungen von Rohren 20 mit (hier durchgezogen dargestellten) spiralförmigen Linien S, entlang derer die Packungselemente 10 der erfindungsgemäßen Packung 1 erstreckt sind. In den Figuren 5 und 6 ist die Abhängigkeit zwischen der Anzahl an Packungselementen 10 und dem Umfang des zentralen Kernraums 30 bzw. der maximalen Krümmung bei konstantem Abstand d (siehe Figur 3) zwischen den spiralförmigen Linien S bzw. Packungselemente 10 anhand von zwei Extremfällen dargestellt. Die Figur 5 zeigt dabei eine Packung 1 mit zwei Packungselementen 10, während in der Figur 6 eine Packung 1 mit 32 Packungselementen 10 gezeigt ist. Infolgedessen ergibt sich bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform aufgrund der geringen Anzahl an Packing elements 10 in particular not spiral, but may have any shape that is suitable to fill the central core space 30. The embodiment shown in FIG. 4 has the advantage that the homogeneity of the pack 10 is further increased, in that maldistributions or a transport of the phases along the longitudinal axis past the pack 1, in the region of the core space 30, are avoided. FIGS. 5 and 6 show schematic cross-sectional representations of tubes 20 with helical lines S (shown here in solid lines), along which the packing elements 10 of the package 1 according to the invention are extended. In FIGS. 5 and 6, the relationship between the number of packing elements 10 and the circumference of the central core space 30 and the maximum curvature at a constant distance d (see FIG. 3) between the spiral lines S and packing elements 10 is illustrated by two extreme cases , FIG. 5 shows a pack 1 with two packing elements 10, while FIG. 6 shows a pack 1 with 32 packing elements 10. As a result, results in the embodiment shown in Figure 5 due to the small number of
Packungselementen 10 ein vergleichsweise kleiner Kernraum 30 bei relativ großer maximaler Krümmung der Packungselemente 10, während bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform die große Anzahl an Packungselementen 10 zur Folge hat, dass der zentrale Kernraum 30 deutlich größer ist und die maximale Krümmung geringer ist als bei der Ausführungsform gemäß Figur 5. Durch Wahl dieser Parameter kann insbesondere unter Berücksichtigung der mittels 3D-Druck maximal erzeugbaren Krümmung ein für den jeweiligen Anwendungsfall geeignetes Design der Packung 1 ausgewählt werden. Der Kernraum 30 der Ausführungsformen gemäß der Figuren 5 und 6 weist eine kreiszylinderförmige Mantelfläche 31 auf. Auch hier ist exemplarisch jeweils ein Ende 16 eines jeweiligen Packungselements 10 gezeigt, an dem eine erste Tangente t1 der jeweiligen spiralförmigen Linie S mit einer zweiten Tangente t2 der Mantelfläche 31 einen Winkel γ einschließt.  Packing elements 10 a comparatively small core space 30 at relatively large maximum curvature of the packing elements 10, while in the embodiment shown in Figure 6, the large number of packing elements 10 has the result that the central core space 30 is significantly larger and the maximum curvature is less than By choosing these parameters, a design of the package 1 suitable for the respective application can be selected, in particular taking into account the maximum curvature that can be generated by means of 3D printing. The core space 30 of the embodiments according to FIGS. 5 and 6 has a circular cylindrical surface 31. Here, too, an end 16 of a respective packing element 10 is shown by way of example in each case, at which a first tangent t1 of the respective spiral-shaped line S encloses an angle γ with a second tangent t2 of the lateral surface 31.
Die Figur 7 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Details der in Figur 2 gezeigten erfindungsgemäßen Packung 1. Hierbei sind zwei benachbarte FIG. 7 shows a schematic cross-sectional representation of a detail of the package 1 according to the invention shown in FIG. 2. Here, two adjacent ones are shown
Packungselementen 10 mit Bergen 1 1 und Tälern 12 dargestellt. In der Figur 8 sind besagte benachbarte Packungselemente 10 zur besseren Übersicht in gestreckter Form entlang der in Figur 7 eingezeichneten Schnittlinie 50 Packing elements 10 with mountains 1 1 and valleys 12 shown. In FIG. 8, said adjacent packing elements 10 are shown in a stretched form along the section line 50 shown in FIG. 7 for a better overview
perspektivisch dargestellt. Die Packungselemente 10 sind entlang einer Längsachse L erstreckt, die der oben erwähnten Längsachse der in Figur 2 gezeigten Packung 1 entspricht. Die besagten Berge 1 1 und Täler 12 verlaufen unter einer Neigung α bezüglich der Längsachse L, wobei die benachbarten Packungselemente 10 so positioniert sind, dass die Berge 1 1 und Täler 12 der ersten Packungslage 10 unter einem Winkel von 90° zu den Bergen 1 1 und Tälern 12 der zweiten Packungslage 10 verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass eine in dem Zwischenraum zwischen den Packungselementen 10 strömende Flüssigkeits- oder Gasströmung senkrecht zu der Längsachse L, also in radialer Richtung der Packung 1 sowohl nach innen als auch nach außen (also sowohl von dem Mantel 21 des Rohres 20 weg als auch zu dem Mantel 21 hin) geleitet wird. Dies sorgt für eine verbesserte Quervermischung und eine erhöhte Homogenität der Packung 1. shown in perspective. The packing elements 10 are extended along a longitudinal axis L which corresponds to the above-mentioned longitudinal axis of the pack 1 shown in FIG. The said mountains 1 1 and valleys 12 extend at an inclination α with respect to the longitudinal axis L, wherein the adjacent packing elements 10 are positioned so that the mountains 1 1 and valleys 12 of the first packing layer 10 at an angle of 90 ° to the mountains 1 1 and valleys 12 of the second packing layer 10 run. This has the advantage that a liquid or gas flow flowing in the interspace between the packing elements 10 is perpendicular to the longitudinal axis L, that is, in the radial direction of the packing 1 both inwardly and outwardly (ie away from the casing 21 of the tube 20) as well as to the jacket 21 out) is passed. This provides for improved cross-mixing and increased homogeneity of the package 1.
Bei Verwendung einer geradzahligen Anzahl von Packungselementen 10 der erfindungsgemäßen spiralförmigen Packungsstruktur ist es vorteilhafterweise möglich, alle benachbarten Packungselemente 10 derart alternierend anzuordnen, dass die Berge 1 1 und Täler 12 wie in Figur 8 gezeigt unter einem Winkel, z.B. 90° zueinander verlaufen. When using an even number of packing elements 10 of the spiral packing structure according to the invention, it is advantageously possible to alternately arrange all the adjacent packing elements 10 such that the hills 11 and valleys 12 are inclined at an angle, e.g. 90 ° to each other.
Die in Figur 8 gezeigten Packungselemente 10 weisen außerdem Durchgangslöcher 14 auf, welche die laterale Quervermischung bzw. Wärmeverteilung zwischen benachbarten Zwischenräumen weiter verbessern. The packing elements 10 shown in FIG. 8 also have through-holes 14, which further improve the lateral cross-mixing or heat distribution between adjacent spaces.
Die Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung im Längsschnitt einer entlang einer Kolonnenachse a erstreckten Kolonne 40 zum Stoff- und/oder Energieaustausch, in der eine erfindungsgemäße Packung 1 mit einer Packungshöhe hp in einem von einem Mantel 21 begrenzten Mantelraum 22 eines Rohres 20 angeordnet ist. FIG. 9 shows a schematic representation in longitudinal section of a column 40 extending along a column axis a for material and / or energy exchange, in which a package 1 according to the invention with a packing height hp is arranged in a jacket space 22 of a tube 20 delimited by a jacket 21.
Hierbei verläuft die Längsachse L der Packung 1 entlang der Kolonnenachse a. Die Packung 1 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei übereinander gestapelten Packungslagen 41 , zwischen denen ein Mischelement 42 angeordnet ist, wobei das Mischelement 42 dazu ausgebildet ist, Stoffe und/oder Wärme senkrecht zu der Längsachse L zu leiten. In this case, the longitudinal axis L of the packing 1 runs along the column axis a. The package 1 consists in this embodiment of two stacked packing layers 41, between which a mixing element 42 is arranged, wherein the mixing element 42 is adapted to direct substances and / or heat perpendicular to the longitudinal axis L.
Die Kolonne weist einen Kopf 43 mit einer ersten Zuleitung 45 und einen Sumpf 44 mit einer zweiten Zuleitung 46 auf. Über die erste Zuleitung 45 kann eine flüssige Phase F in den Mantelraum 22 eingeleitet werden, so dass die flüssige Phase F durch die Packung 1 herabregnet. Dabei kann über die zweite Zuleitung 46 eine gasförmige Phase G in den Mantelraum 22 eingeleitet werden, so dass die gasförmige Phase G in der Packung 1 aufsteigen kann und mit der herabregnenden flüssigen Phase F in Kontakt treten kann, so dass ein Stoff- und/oder Energieaustausch zwischen der flüssigen Phase F und der gasförmigen Phase G erfolgen kann. Dabei sorgt die erfindungsgemäße Struktur der Packung 1 für eine verbesserte Quervermischung senkrecht zu der Kolonnenachse a und Längsachse L zwischen der flüssigen Phase F und der gasförmigen Phase G. Die gasförmige Phase G wird insbesondere über einen Auslass am Kopf 43 aus der Kolonne 40 abgezogen und die flüssige Phase F wird insbesondere über einen Auslass am Sumpf 44 aus der Kolonne 40 abgezogen. The column has a head 43 with a first feed line 45 and a sump 44 with a second feed line 46. Via the first supply line 45, a liquid phase F can be introduced into the shell space 22, so that the liquid phase F through the Pack 1 raining down. In this case, a gaseous phase G can be introduced into the shell space 22 via the second supply line 46, so that the gaseous phase G can rise in the packing 1 and can come into contact with the falling liquid phase F, so that a substance and / or Energy exchange between the liquid phase F and the gaseous phase G can take place. The inventive structure of the packing 1 ensures improved cross-mixing perpendicular to the column axis a and longitudinal axis L between the liquid phase F and the gaseous phase G. The gaseous phase G is withdrawn from the column 40 in particular via an outlet at the head 43 and the liquid phase F is withdrawn from the column 40 in particular via an outlet at the sump 44.
Die Figur 10 zeigt zwei Varianten der erfindungsgemäßen Packung 1 , die entlang der Längsachse L, insbesondere übereinander, angeordnete Packungslagen 41 aufweist. In der Figur 10A ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Enden 60 der Packungselemente 10 einer jeweiligen Packungslage 41 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene senkrecht zu der Längsachse L liegen. Dadurch entsteht beim Übereinanderstapeln der Packungslagen 41 eine Stoßstelle zwischen den FIG. 10 shows two variants of the pack 1 according to the invention, which has packing layers 41 arranged along the longitudinal axis L, in particular one above the other. FIG. 10A shows an embodiment in which the ends 60 of the packing elements 10 of a respective packing layer 41 lie in a common horizontal plane perpendicular to the longitudinal axis L. This results in the stacking of the packing layers 41 a joint between the
Packungslagen 41 , die entlang der besagten horizontalen Ebene verläuft. Zur besseren Sichtbarkeit der Stoßstellen sind die Packungslagen 41 in Fig. 10 beabstandet gezeichnet. Jedoch können sich die Packungslagen 41 an den Packing layers 41, which runs along the said horizontal plane. For better visibility of the joints the packing layers 41 are shown in Fig. 10 spaced. However, the packing layers 41 may be attached to the
Stoßstellen selbstverständlich auch berühren. Of course, also touch joints.
Dagegen weist die in Figur 10B gezeigte Ausführungsform Packungslagen 41 auf, die jeweils erste Packungselemente 10a und zweite Packungselemente 10b aufweist, wobei die ersten und zweite Packungselemente 10a, 10b entlang der Längsachse L bzw. parallel zur Längsachse L (axial) zueinander versetzt sind. Das heißt, die Enden 60 der ersten und zweiten Packungselemente 10a, 10b sind ebenfalls axial versetzt. In contrast, the embodiment shown in FIG. 10B has packing layers 41 which each have first packing elements 10a and second packing elements 10b, wherein the first and second packing elements 10a, 10b are offset from each other along the longitudinal axis L or parallel to the longitudinal axis L (axially). That is, the ends 60 of the first and second packing elements 10a, 10b are also axially offset.
Die ersten und zweiten Packungselemente 10a, 10b der übereinander gestapelten Packungselemente 41 sind dabei so zueinander axial versetzt, dass die ersten Packungselemente 10a der beiden Packungslagen 41 und die zweiten The first and second packing elements 10a, 10b of the stacked packing elements 41 are offset axially relative to each other such that the first packing elements 10a of the two packing layers 41 and the second
Packungselemente 10b der beiden Packungslagen 41 jeweils eine Stoßstelle bilden, wobei die Stoßstellen ebenfalls axial zueinander versetzt sind, also nicht in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Der in Fig. 10B dargestellte axiale Versatz der Packungselemente 10a, 10b hat den Vorteil, dass strömungsmechanische Inhomogenitäten vermieden werden, die zum Aufstauen von Flüssigkeit im Übergangsbereich der Packungslagen führen können. Packing elements 10b of the two packing layers 41 each form a joint, wherein the joints are also axially offset from each other, so do not lie in a common horizontal plane. The axial offset of the packing elements 10a, 10b shown in FIG. 10B has the advantage that flow-mechanical inhomogeneities that can lead to accumulation of liquid in the transition region of the packing layers are avoided.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 Packung  1 pack
10 Packungselement 10 packing element
10a Erstes Packungselement10a First packing element
10b Zweites Packungselement10b Second packing element
1 1 Berg 1 1 mountain
12 Tal  12 valley
13 Flanke  13 flank
14 Durchgangsloch  14 through hole
15 Außenseite  15 outside
16 Ende  16 end
20 Rohr  20 pipe
21 Mantel  21 coat
22 Mantelraum  22 jacket space
30 Kernraum  30 core space
31 Mantelfläche  31 lateral surface
40 Kolonne  40 column
41 Packungslage  41 packing position
42 Mischelement  42 mixing element
43 Kopf  43 head
44 Sumpf  44 swamp
45 Erste Zuleitung  45 First supply line
46 Zweite Zuleitung  46 Second supply line
50 Schnittlinie  50 cutting line
60 Ende  60 end
A Kolonnenachse α Neigung  A column axis α inclination
ßo Erster Winkel, Startwinkel ßl Zweiter Winkel d Abstand First angle, starting angle ß Second angle d Distance
F Flüssige Phase  F Liquid phase
G Gasförmige Phase hP Packungshöhe G Gaseous phase h P packing height
L Längsachse qi Erste Querrichtung q2 Zweite Querrichtung r Radius L longitudinal axis qi First transverse direction q2 Second transverse direction r Radius
S Spiralförmige Linie t1 Erste Tangente t2 Zweite Tangente S Spiral Line t1 First Tangent t2 Second Tangent
Y Winkel Y angle

Claims

Patentansprüche claims
1 . Packung (1 ) zum Stoff- und/oder Energieaustausch, aufweisend wenigstens zwei Packungselemente (10), wobei dass die Packungselemente (10) einen entlang einer Längsachse (L) erstreckten Körper mit einem zentralen Kernraum (30) und einer Außenseite (15) ausbilden, wobei die Packungselemente (10) senkrecht zu der Längsachse (L) jeweils entlang einer spiralförmigen Linie (S) verlaufen, wobei die jeweilige spiralförmige Linie (S) sich von dem Kernraum (30) zur Außenseite (15) erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien (S) senkrecht zu der Längsachse (L) einen konstanten Abstand (d) zueinander aufweisen, wobei der Kernraum (30) eine zylinderförmige Mantelfläche (31 ) aufweist, und wobei die Packungselemente (10) jeweils ein dem Kernraum (30) zugewandtes Ende (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Packungselemente (10) so angeordnet sind, dass an dem jeweiligen Ende (16) eine erste Tangente (t1 ) der jeweiligen spiralförmigen Linie (S) mit einer zweiten Tangente (t2) der Mantelfläche (31 ) einen Winkel (γ) von 45° bis 135° einschließt, wobei die erste Tangente (t1 ) und die zweite Tangente (t2) senkrecht zu der Längsachse (L) verlaufen. 1 . Pack (1) for material and / or energy exchange, comprising at least two packing elements (10), wherein that the packing elements (10) along a longitudinal axis (L) extending body with a central core space (30) and an outer side (15) form wherein the packing elements (10) are each perpendicular to the longitudinal axis (L) along a helical line (S), the respective helical line (S) extending from the core space (30) to the outside (15), and adjacent helical Lines (S) perpendicular to the longitudinal axis (L) at a constant distance (d) to each other, wherein the core space (30) has a cylindrical lateral surface (31), and wherein the packing elements (10) each one the core space (30) facing the end (16), characterized in that the packing elements (10) are arranged such that at the respective end (16) has a first tangent (t1) of the respective spiral-shaped line (S) with a second tangent te (t2) of the lateral surface (31) includes an angle (γ) of 45 ° to 135 °, wherein the first tangent (t1) and the second tangent (t2) are perpendicular to the longitudinal axis (L).
Packung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pack (1) according to claim 1, characterized in that the
Packungselemente (10) jeweils eine Mehrzahl an alternierend angeordneten Bergen (1 1 ) und Tälern (12) oder eine Mehrzahl an Rillen aufweisen, wobei die Berge (1 1 ) und Täler (12) oder die Rillen unter einer Neigung (a) von mindestens 5° zu der Längsachse (L) verlaufen. Packing elements (10) each having a plurality of alternately arranged mountains (1 1) and valleys (12) or a plurality of grooves, wherein the mountains (1 1) and valleys (12) or the grooves at an inclination (a) of at least 5 ° to the longitudinal axis (L).
Packung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berge (1 1 ) und Täler (12) oder die Rillen benachbarter Packungselemente (10) unter einem Winkel von 5° bis 175°, insbesondere 30° bis 150°, bevorzugt 45° bis 135°, weiter bevorzugt 90°, zueinander verlaufen. Pack (1) according to claim 2, characterized in that the mountains (1 1) and valleys (12) or the grooves of adjacent packing elements (10) at an angle of 5 ° to 175 °, in particular 30 ° to 150 °, preferably 45 ° to 135 °, more preferably 90 ° to each other.
4. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung (1 ) eine geradzahlige Gesamtanzahl an Packungselementen (10) aufweist. 4. Pack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the package (1) has an even total number of packing elements (10).
5. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. Pack (1) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Packungselemente (10) jeweils eine Mehrzahl an über das jeweilige Packungselement (10) verteilten Durchgangsöffnungen (14) aufweisen, wobei insbesondere das Öffnungsverhältnis von durch die  characterized in that the packing elements (10) each have a plurality of through the respective packing element (10) distributed through openings (14), wherein in particular the opening ratio of the through
Durchgangsöffnungen (14) gebildeter freier Öffnungsfläche zur Gesamtfläche weniger als 20 % beträgt.  Through openings (14) formed free opening area to the total area is less than 20%.
6. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. Pack (1) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Packung (1 ) wenigstens zwei entlang der Längsachse (L) angeordnete Packungslagen (41 ) aufweist, die jeweils wenigstens zwei Packungselemente (10) aufweisen, wobei die Packungselemente (10) innerhalb der Packungslage (41 ) senkrecht zu der Längsachse (L) jeweils entlang einer spiralförmigen Linie (S) verlaufen, wobei die jeweilige spiralförmige Linie (S) sich von dem Kernraum (30) zur Außenseite (15) erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien (S) senkrecht zu der Längsachse (L) einen konstanten Abstand (d) zueinander aufweisen.  characterized in that the package (1) has at least two packing layers (41) arranged along the longitudinal axis (L), each having at least two packing elements (10), the packing elements (10) within the packing layer (41) perpendicular to the longitudinal axis (41). L) each extend along a helical line (S), the respective helical line (S) extending from the core space (30) to the outside (15), and adjacent helical lines (S) perpendicular to the longitudinal axis (L) have constant distance (d) to each other.
7. Packung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung (1 ) ein zwischen den Packungslagen (41 ) angeordnetes Mischelement (42) aufweist, das dazu ausgebildet ist, Stoffe und/oder Wärme senkrecht zu der Längsachse (L) zu leiten. 7. A pack (1) according to claim 6, characterized in that the pack (1) has a between the packing layers (41) arranged mixing element (42) which is adapted to substances and / or heat perpendicular to the longitudinal axis (L) to lead.
8. Packung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die 8. Pack (1) according to claim 6 or 7, characterized in that the
Packung (1 ) entlang der Längsachse (L) wenigstens eine erste Packungslage (41 ) und eine zweite Packungslage (41 ) aufweist, wobei die spiralförmigen Linien (S) der ersten Packungslage (41 ) bezüglich der spiralförmigen Linien (S) der zweiten Packungslage (41 ) einen entgegengesetzten Drehsinn aufweisen.  Package (1) along the longitudinal axis (L) at least a first packing layer (41) and a second packing layer (41), wherein the spiral lines (S) of the first packing layer (41) with respect to the spiral lines (S) of the second packing layer ( 41) have an opposite sense of rotation.
9. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. Pack (1) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass in dem Kernraum (30) wenigstens ein weiteres  characterized in that in the core space (30) at least one further
Packungselement (10) angeordnet ist. Packing element (10) is arranged.
10. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung (1 ) eine Stoffrückführstruktur aufweist, die dazu ausgebildet ist, Stoffe von der Außenseite (15) in wenigstens einen 10. The package (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the package (1) has a fabric return structure, which is adapted to substances from the outside (15) in at least one
Zwischenraum (16) zwischen benachbarten Packungselementen (10) der Packung Interspace (16) between adjacent packing elements (10) of the package
(1 ) zu leiten. (1) to lead.
1 1. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 1 1. Pack (1) according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Packungselemente (10) eine Katalysatorsubstanz zur katalytischen Beschleunigung einer chemischen Reaktion aufweisen.  characterized in that the packing elements (10) comprise a catalyst substance for the catalytic acceleration of a chemical reaction.
12 Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 12 pack (1) according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Packungselemente (10) durch 3D-Drucken gebildet sind.  characterized in that the packing elements (10) are formed by 3D printing.
13. Packung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 13. Pack (1) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Packung (1 ) wenigstens ein erstes Packungselement (10a) und ein zweites Packungselement (10b) aufweist, wobei das erste  characterized in that the package (1) comprises at least a first packing element (10a) and a second packing element (10b), the first one
Packungselement (10a) und das zweite Packungselement (10b) senkrecht zu der Längsachse (L) jeweils entlang einer spiralförmigen Linie (S) verlaufen, und wobei die jeweilige spiralförmige Linie (S) sich von dem Kernraum (30) zur Außenseite (15) erstreckt, und wobei benachbarte spiralförmige Linien (S) senkrecht zu der Längsachse (L) einen konstanten Abstand (d) zueinander aufweisen, und wobei das erste Packungselement (10a) und das zweite Packungselement (10b) entlang der Längsachse (L) versetzt zueinander angeordnet sind.  Packing element (10 a) and the second packing element (10 b) perpendicular to the longitudinal axis (L) each along a spiral line (S) extend, and wherein the respective spiral-shaped line (S) from the core space (30) to the outer side (15) , and wherein adjacent spiral lines (S) perpendicular to the longitudinal axis (L) at a constant distance (d) to each other, and wherein the first packing element (10a) and the second packing element (10b) along the longitudinal axis (L) offset from each other ,
14. Verfahren zur Herstellung einer Packung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Packungselemente (10) mittels eines 3D-Druckverfahrens gedruckt werden, so dass die Packungselemente (10) senkrecht zu der Längsachse (L) jeweils entlang einer spiralförmigen Linie (S) verlaufen und die benachbarten spiralförmigen Linien (S) senkrecht zu der Längsachse (L) einen konstanten Abstand (d) zueinander aufweisen. 14. A method for producing a package according to claim 1, wherein the packing elements are printed by means of a 3D printing method such that the packing elements are perpendicular to the longitudinal axis along a helical one Line (S) and the adjacent spiral lines (S) perpendicular to the longitudinal axis (L) at a constant distance (d) to each other.
15. Verfahren zum Stoff- und/oder Energieaustausch zwischen einer ersten Phase und einer zweiten Phase unter Verwendung einer Packung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste Phase und die zweite Phase, insbesondere entlang der Längsachse (L), im Gegenstrom durch die Packung (1 ) geleitet werden, und wobei die erste Phase und die zweite Phase senkrecht zu der Längsachse (L) über Zwischenräume zwischen benachbarten Packungselementen (10) verteilt werden. 15. A method for mass and / or energy exchange between a first phase and a second phase using a package (1) according to one of Claims 1 to 13, wherein the first phase and the second phase, in particular along the longitudinal axis (L), are passed in countercurrent through the package (1), and wherein the first phase and the second phase perpendicular to the longitudinal axis (L) via Gaps between adjacent packing elements (10) are distributed.
16. Verfahren zum Abführen von Reaktionswärme unter Verwendung einer Packung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mittels einer chemischen Reaktion innerhalb der Packung (1 ) Reaktionswärme freigesetzt oder verbraucht wird, und wobei die Reaktionswärme senkrecht zu der Längsachse (L) über die 16. A method for removing heat of reaction using a packing (1) according to any one of claims 1 to 13, wherein by means of a chemical reaction within the pack (1) heat of reaction is released or consumed, and wherein the heat of reaction perpendicular to the longitudinal axis (L) about the
Packungselemente (10) und/oder über Zwischenräume zwischen benachbarten Packungselementen (10) zu der Außenseite (15) der Packung (1 ) geleitet wird.  Packing elements (10) and / or via gaps between adjacent packing elements (10) to the outside (15) of the pack (1) is passed.
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