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Vorrichtung zum Destillieren im Hochvakuum.
Es ist bereits ein Hochvakuumdestillationsverfahren bekannt, bei dem die Destillationsgeschwindigkeit im Gegensatz zu den sonst üblichen Verfahren nicht von den Druckunterschieden zwischen Destillator und Kondensator abhängig ist, sondern der eigenen Bewegungsgesehwindigkeit der aus dem Destillationsgut entwickelten Dampfmoleküle entspricht.
Diese Unabhängigkeit wird dadurch erreicht, dass die Verdampfung in einem unter Hochvakuum stehenden Raum auf einer Seite einer beheizten, waagrecht angeordneten Fläche und die Kondensation der entstehenden Dämpfe an einer unmittelbar über der Verdampfungsfläehe angeordneten Kühlfläche im gleichen Raum erfolgt, wobei der Abstand zwischen beiden Flächen der Grössenordnung nach der mittleren freien Weglänge der erzeugten Dampfmoleküle unter den bei der Destillation herrschenden Temperatur-und Druckbedingungen entspricht.
Jedoch ist die Destillationsgeschwindigkeit beidiesem Verfahren nur gering, weil die verwendete Vorrichtung Stauungen der permanenten Gase veranlasst, die stets bei der Destillation organischer Stoffe gebildet werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, in der vor allem dieser Nachteil vermieden wird. Zu diesem Zweck sind in der hochevakuierten Kammer die Verdampfungsflächen senkrecht oder nahezu senkrecht und ihnen gegenüber in der Saugrichtung der Pumpe in entsprechender Weise die Kühlflächen angeordnet. Hiedurch wird eine ausserordentlich schnelle Gasabfuhr und damit die Erhaltung des hohen Vakuums erleichtert und die hohe Destillationsgeschwindigkeit gewährleistet. In der bevorzugten Ausführungsform der neuen Vorrichtung bestehen die Verdampfungsflächen aus doppelseitig wirkenden senkrechten oder nahezu senkrechten Heizkörpern, von denen je eine zwischen zwei senkrechten, gegebenenfalls doppelseitig wirkenden Kondensatoren angebracht ist.
Dabei sind die Abstände der Verdampfungsflächen von den Kühlflächen so gewählt, dass die Moleküle des verdampften Materials in der Saugriehtung der Pumpe immer einen grösseren Weg als in der entgegengesetzten zurückzulegen haben.
Diese Ausführungsform vermeidet unter Verdopplung der Heizfläche ebenfalls das Auftreten nachteiliger Gasstauungen ; denn da der Weg der Moleküle in der Saugrichtung der Pumpe zur Kühlfläche wesentlich grösser als in der entgegengesetzten Richtung, in welch letzterer an sich eine gewisse Stauung eintreten kann, so wird doch im ganzen ein die Pumpenwirkung unterstützender Saugzug erzielt.
Die Verdampfungskörper, die auch mit Vorrichtungen versehen sein können, um das Gut während des Abwärtsfliessens in Wirbelung zu versetzen, sowie auch die Kondensationskörper sind so angeordnet, dass das zu destillierende Gut bequem zugeleitet bzw. das Kondensat bequem abgezogen werden kann und beide an den Flächen in dünner Schicht abwärts fliessen können. Die Flächen können im übrigen jede beliebige Form haben und müssen nicht völlig senkrecht stehen, wenn auch bei der bevorzugten Ausführungsform senkrechte Platten benutzt werden. Es hat sich nämlich noch gezeigt, dass die Destillationsgeschwindigkeit dann besonders hoch ist, wenn man sehr dünne Schichten des zu destillierenden Materials anwendet, am besten unter ausreichender Wirbelung der Flüssigkeit.
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Kondensat.
Der Abstand der Kondensationsplatten, die in der durch die Vakuumpumpe hervorgerufenen Strömungsrichtung der Gase und Dämpfe liegen, von der betreffenden Verdampfungsfläche, z. B. der
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Abstand von dl nach c3, beträgt beispielsweise 5 cm und der Abstand der in der entgegengesetzten Richtung befindlichen Kondensationsfläche von der andern Verdampfungsfläche der gleichen Platte, z. B. der Abstand von d1 nach c1, beträgt 1 cm, wenn die mittlere freie Weglänge der Dampfmoleküle des zu destillierenden Gutes bei dem im Baum a aufrechterhaltenen Kathodenvakuum und der Destillationstemperatur ungefähr 4 cm beträgt.
Wird das zu verdampfende Material der Oberfläche der Platte dl zugeführt, so entstehen auf beiden Seiten der Platte unter den in der Kammer herrschenden Bedingungen kondensierbare Dampf-und nicht kondensierbare Gasmoleküle. Die Dampfmoleküle an der Seite, wo sieh die Platte e, befindet, werden auf der letztgenannten Platte verdichtet, wobei, weil der Abstand zwischen den beiden Platten dl und Cl von der Grössenordnung der freien Weglänge ist, die Förderung mit molekularer Geschwindigkeit stattfindet, während dadurch, dass das zu destillierende Material in einer sehr dünnen Schicht über die Platte dl fliesst, die Diffusion nicht hemmend auftritt und demzufolge ebenso die Destillation mit molekularer Geschwindigkeit stattfindet.
Unter dem Einfluss der erheblich grösseren Anzahl von Dampfmolekülen werden die auf beiden Seiten der Platte dl entwickelten Gasmoleküle zu den kalten Platten cl und c getrieben, wobei die Gas-
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gelangen, die der Strömung der Moleküle zwischen dl und C3 gleichgerichtet ist. Diese letztgenannten Moleküle können ebenfalls nur seitwärts entweichen in die nach C4 gerichtete Strömung. In dieser Weise wird die ganze Gasmasse, die sich im Destillationsraum befindet, in die Richtung zur Pumpe hin gefördert.
Mit andern Worten : Es unterliegen sämtliche auf der Platte d, entwickelten Moleküle nur auf der Strecke von bis Cl einer der Wirkung der Vakuumpumpe entgegengesetzt gerichteten Stauung der Dampfmoleküle, jedoch auf der einige Male grösseren Strecke von d1 bis C3 einer der Wirkung der Pumpe gleichgerichteten Stauung dieser Moleküle. Es resultiert demnach im Ganzen eine der Pumpwirkung gleich-
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prinzip zurückzuführen ist.
Ausführungsbeispiel :
In einem hochevakuierten Raum von 0'125 m3 sind 12 erhitzte Platten mit insgesamt etwa 2 Verdampfungsfläche und 13 gekühlte Platten mit. ungefähr gleicher Kondensationsfläche angeordnet.
Dem Verteiler der am schwächsten erhitzten Platte wird ein schweres Erdöldestillat zugeführt. Der in der Auffangrinne gesammelte unverdampfte Rückstand wird dem Verteiler für die nächste, etwas stärker beheizte Platte zugeführt usw. Die pro Quadratzentimeter der Heizplatte pro Stunde verdampfte Menge des zu destillierenden Öles beträgt ungefähr 20 can3. Die Kondensate sind von grosser Reinheit, haben enge Siedegrenzen und sind ganz'oder nahezu geruchlos und z. B. auch für medizinische Zwecke verwendbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Destillieren im Hochvakuum, bestehend aus einer an einen Hochvakuumerzeuger angeschlossenen Kammer mit Verdampfungsplatten für das Destilliergut, denen gegenüber in der Kammer Kondensplatten für das zu gewinnende Destillat mit einem Abstand angeordnet sind, der etwa der mittleren freien Weglänge der durch die Verdampfung erzeugten Moleküle unter den herrschenden Druck-und Temperaturverhältnissen entspricht, gekennzeichnet durch senkrechte oder nahezu senkrechte Verdampfungsflächen, denen gegenüber in der Saugrichtung des Hoehvakuumerzeugers Kondensflächen angeordnet sind.