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Verfahren zur Zerlegung von Gemischen mit Hilfe einer Destillation oder Absorption
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zerlegung von Gemischen mit Hilfe einer Destillation (die nachfolgend immer eine Absorption einschliesst) in einer mit Böden ausgerüsteten Kolonne, sowie auf eine Kolonne, deren Bodenkonstruktion für die Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist. Obgleich das Verfahren von allgemeinem Charakter ist und die Art der zu trennenden Stoffe keinen direkten Teil der Erfindung bildet, ist die Anwendung der Erfindung besonders wichtig, wenn relativ grosse Kolonnen verwendet werden müssen, wie es gewöhnlich bei der Destillation von Kohlenwasserstoffgemischen der Fall ist.
Das Ziel der Erfindung ist es, die Destillation in einer besseren Weise, als dies bisher möglich war, durchzuführen, so dass dann im allgemeinen kleinere Destillationskolonnen, also Kolonnen von kleinerem Volumen, d. h. in der Regel mit kleinerem Durchmesser verwendet werden können, die gleichmässiger belastet sind. Auf der andern Seite ermöglicht die Anwendung der Erfindung, den Durchsatz vorhandener Kolonnen zu erhöhen, die Trennungsschärfe gelegentlich zu verbessern oder die Anpassungsfähigkeit zu steigern.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der in der Kolonne aufsteigenden und einem Boden zuströmenden Dämpfe über ein Leitungsstück durch oder um diesen Boden herumgeleitet wird, wobei das Leitungsstück so gestaltet ist, dass es in die Kolonne an einer Stelle einmündet, die höher liegt als die Flüssigkeit-Dampf-Zone oberhalb dieses Bodens, und/oder dass ein Teil der Flüssigkeit, die in der Kolonne herabströmt und einem Boden zufliesst, durch ein Leitungsstück durch oder um diesen Boden herumgeleitet wird, wobei dieses Leitungsstück so eingerichtet ist, dass es in die Kolonne an einer Stelle unterhalb dieses Bodens ausmündet.
Gewöhnlich können zwischen zwei Böden in einer Kolonne drei Zonen unterschieden werden, d. h. eine Flüssigkeitszone, eine Dampf-Flüssigkeits-Zone und eine Dampfzone. Die Flüssigkeitszone besteht im wesentlichen nur aus einer zusammenhängenden Flüssigkeitsschicht, wie sie sich unmittelbar auf dem Boden befindet. An einzelnen Stellen ist diese Schicht durch den in der Kolonne aufsteigenden Dampfstrom unterbrochen, und es finden sich gewöhnlich Dampfblasen in dieser Schicht, obgleich in relativ kleinem Ausmass.
Die Dampfzone besteht im wesentlichen aus einem Raum direkt unter einem Boden ; in ihr bildet der Dampf die zusammenhängende Phase. Diese Phase enthält gewöhnlich auch Flüssigkeitströpfchen, obgleich in relativ kleinem Ausmass. Zwischen diesen beiden Zonen befindet sich die Dampf-FlüssigkeitZone, in der eine heftige und innige Berührung zwischen dem aufsteigenden Dampf und der herabströmenden Flüssigkeit stattfindet. Diese Zone kann aus einem Schaum oder einem Nebel mit einer kontinuierlichen flüssigen Phase oder einem dichten groben Sprühnebel, d. h. einer Sammlung von Flüssigkeitstropfen in einer kontinuierlichen Dampfphase, bestehen.
Die Lage der Grenzen zwischen diesen Zonen ist in der Kolonne nicht immer und nicht überall die gleiche. Für eine besondere Destillation in einer gegebenen Kolonne und einem gegebenen Boden in dieser Kolonne hängt diese Lage von der Flüssigkeitsbelastung und der Dampfbelastung des entsprechenden Bodens ab. Man kann jedoch, z. B. mit Hilfe von photographischen Aufnahmen, die Lage der Grenzen in jedem Fall und auf jedem Boden optisch sofort erkennen ; ebenso lässt sich die Lage jeder Grenze physikalisch durch Bestimmung der Dichte (in Abhängigkeit vom Abstand vom jeweiligen Kolonnenboden) als Biegung oder Knick in der Dichtekurve feststellen.
Im Hinblick auf das Vorstehende besteht die Erfindung, kurz zusammengefasst, darin, dass ein Teil der aufsteigenden Dämpfe um einen Boden und die entsprechende Flüssigkeit-Dampf-Zone herumgeleitet wird, ohne dass dieser Teil mit dem Material auf dem Boden oder in der Flüssigkeit-Dampf-Zone in Berührung kommt, und/oder dass ein Teil der herabfliessenden Flüssigkeit um einen Boden herumgeleitet wird, ohne dass dieser Teil mit dem Material auf dem Boden in Berührung kommt.
Damit unterscheiden sich das erfindungsgemässe Verfahren und die zu seiner Durchführung dienenden Vorrichtungen von dem Gegenstand der deutschen Patentschrift Nr. 299804, gemäss welcher eine Destillation, jedoch ohne Destillationsböden und auch ohne Abzweigung eines Dampfstroms bzw. Zerlegung
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eines Destillationsstromes stattfindet. Auch die durch die deutsche Patentschrift Nr. 683268 bekannte Destillation mit Nebenkolonnen hat mit der Erfindung nichts zu tun, weil die bei der bekannten Destillation abgezweigten Flüssigkeitsmengen gesondert weiterbehandelt werden und von der Hauptmenge der Flüssigkeit getrennt bleiben.
Beim. erfindungsgemässen Verfahren wird der Dampf, der durch den Umweg geleitet werden soll, vorzugsweise aus einer Dampfzone abgezogen, z. B. der Dampfzone unter dem entsprechenden Boden, insbesondere aus den Ecken zwischen dem Boden und der Kolonnenwand. In diesem Fall wird die geringstmögliche Flüssigkeitsmenge mit nach oben gerissen.
Die durch den Umweg geleitete Flüssigkeit wird vorzugsweise aus der Flüssigkeitszone eines Bodens entnommen, der höher gelegen ist in der Kolonne als der entsprechende Boden, oder aus dem Flüssigkeitsstrom in dem Ablaufstutzen eines höher gelegenen Bodens.
Die Dampf-und/oder Flüssigkeitsteile werden gewöhnlich nur durch den Umweg über den Raum eines einzigen Bodens, d. h. um nur einen Boden herum geleitet. Es ist jedoch auch möglich, die Dämpfe oder Flüssigkeit hinter oder durch eine grössere Anzahl von Böden über eine Umwegleitung zu führen.
Die zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses über den Umweg zu leitende Dampf- oder Flüssigkeitsmenge kann nicht ohne weiteres angegeben werden, da sie von Fall zu Fall schwankt und im allgemeinen nicht für jeden Boden einer Kolonne die gleiche ist. Der über den Umweg zu leitende Teil schwankt im allgemeinen von 10 bis 50% jener Gesamtmenge, die in einer gegebenen Höhe durch den Querschnitt der Kolonne einschliesslich etwaiger Umwegleitungen fliesst.
Wenn Dampf über den Umweg geleitet wird, ist es vorzuziehen, ihn aus dem Leitungsstück in praktisch horizontaler Richtung ausströmen zu lassen.
Die bei Anwendung der Erfindung erzielbaren Ergebnisse sind überraschend gut, d. h. der Durchmesser einer Destillationskolonne für eine Fraktionierung von Rohöl (maximale Leistung etwa 11000 t/Tag), die ursprünglich auf 5, 2 m festgesetzt wurde, kann schon durch Anlegen von Umwegleitungen für Dämpfe bei einer kleinen Anzahl von Böden auf 4, 9 m vermindert werden. Die Kolonne nach der Erfindung ist, abgesehen von einer örtlichen Umleitung eines Teiles des Dampfes, mit genau der gleichen Art von Böden wie die ursprüngliche Kolonne ausgerüstet und hat die gleiche maximale Leistung und die gleiche Trennungsschärfe, obgleich das Kolonnenvolumen um 12% geringer ist als das der ursprünglichen Kolonne.
Bei Anwendung der Dampfumleitung auf eine grössere Anzahl von Böden kann der Durchmesser dieser Kolonne sogar bis auf 4, 2 m vermindert werden, obgleich zur Erzielung der gleichen Trennungsschärfe die Zugabe von drei weiteren Böden erforderlich wird. Unter diesen Bedingungen wird das Volumen um 30% des Volumens der ursprünglichen Kolonne reduziert. Das bedeutet, dass die Kolonne nach der Erfindung etwa 12 bzw. 30% billiger ist als die entsprechende Kolonne ohne Anwendung der Erfindung, wobei man die gleiche Leistung und die gleiche Qualität der erhaltenen Produkte unter Anwendung der gleichen Anzahl von Böden (Siebplattenböden) beibehält, ausgenommen die Mittel für die Umleitung von Teilen der Dämpfe.
Die Einsparung, die bei einer solchen Kolonne (Gesamtkosten etwa 2 Millionen holländische Gulden) gemacht werden kann, beträgt daher etwa 200000 Gulden bzw. 600000 Gulden.
Dieses ausserordentlich überraschende Ergebnis kann durch das Nachstehende erklärt werden.
Bei vielen kontinuierlich arbeitenden Destillationskolonnen üblicher Bauart schwankt die Dampfbelastung auf den verschiedenen Höhen in grossem Umfange, selbst wenn die Kolonne voll belastet ist.
Wenn die Belastung auf der Kolonne ansteigt, wird die zulässige Maximalbelastung im allgemeinen erst am Kopf der Kolonne, in Abschnitten, in denen ein zirkulierender Rückfluss angewendet wird, in Abschnitten, an denen Seitenströme abgezogen werden, oder in der Nähe von solchen Abschnitten und/oder in der Nähe der Einmündung des Wiedererhitzers erreicht.
Eine Kolonne soll so gebaut sein, dass selbst die am schwersten belasteten Abschnitte nicht die Überflutungsgrenze erreichen, mit andern Worten, der Durchmesser der Kolonne wird von jenem Boden, der die schwerste Belastung erfährt, bestimmt. Das bedeutet, dass in dieser Kolonne Abschnitte vorhanden sind, die noch nicht voll belastet sind, selbst wenn die Kolonne als ganzes bis zu ihrer maximalen Leistung belastet ist.
Sollte die Kolonne noch mehr belastet werden, d. h. in einem solchen Ausmass, dass selbst die Böden, die bisher nicht die volle Belastung erreicht hatten, voll belastet werden, würden grosse Teile der Kolonne sich in einem überlasteten Zustand befinden und dadurch das Funktionieren der Kolonne in grossem Ausmass beeinträchtigen oder es sogar auslöschen.
Um alle Böden mehr oder weniger gleichmässig zu belasten, müsste die Kolonne in den verschiedenen Höhen tatsächlich verschiedene Durchmesser aufweisen. Aber eine solche Bauart würde sogar noch teurer sein als eine Kolonne mit einem gleichmässigen Durchmesser, bei der der am schwersten belastete Boden gerade die Überflutungsgrenze erreicht.
Bei Anwendung der Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass die am schwersten belasteten Abschnitte der Kolonne die Überflutungsgrenze überschreiten, wenn die Belastung weiter erhöht wird.
Auf diese Weise kann die Belastung auf den verschiedenen Böden soweit erhöht werden, dass alle oder praktisch alle die maximal zulässige Belastung oder optimale Belastung erreichen. Im allgemeinen kann die maximale Gesamtbelastung der Kolonne auf diese Weise wesentlich erhöht werden, ohne dass eine Überflutung eintritt. Umgekehrt bedeutet dies, dass eine Kolonne mit einem kleineren Durchmesser,
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als dies bisher der Fall war, für eine vorbestimmte maximale Leistung ausgewählt werden kann.
Es ist allerdings zu beachten, dass infolge der Umleitung von Dämpfen die Trennungsschärfe der Kolonne bei gleichbleibender Bödenzahl etwas herabgesetzt wird, so dass die Kolonne mit einer ein wenig grösseren
Bödenanzahl ausgerüstet werden soll ; der durch die grössere Gesamtbelastung der Kolonne oder im s ändern Fall durch den kleineren Durchmesser der Kolonne erzielte Vorteil ist aber so unerwartet gross, dass als Gesamteffekt eine Volumsverminderung der Kolonne von 20% oder sogar mehr erreicht werden kann.
Es ist unmöglich und oft unerwünscht, zu versuchen, dass jeder Boden soweit wie möglich, d. h. bis zur Überflutungsgrenze, belastet wird. Im allgemeinen ist es weit vorteilhafter so zu arbeiten, dass jeder ) Boden die optimale Belastung erhält. Dies ist jene Belastung, bei der das Produkt aus Durchsatz und
Bodenleistung so gross wie möglich ist (optimale Bodenbelastung), da in vielen Fällen eine beträchtliche
Verminderung der Bodenleistung erzielt wird und damit der Trennungsschärfe, wie sie erreicht werden kann, wenn der Boden bis nahe der Überflutungsgrenze belastet ist. Unter solchen Bedingungen ist es vorteilhafter, dem Boden weniger als die Maximalbelastung zu erteilen.
Die Bodenleistung wird dann oft bei der niederen Belastung um so grösser sein, da der genannte Produktwert bei dieser Belastung be- trächtlich höher ist als der entsprechende Produktwert bei der Maximalbelastung.
Bei Anwendung der Erfindung ist es auch möglich, eine solche Belastung anzuwenden, dass die Boden- leistung sich auf dem Maximum befindet, da es in manchen Fällen ratsam ist, soviel Dampf im Neben- fluss um den Boden herumzuführen, dass der nicht herumgeleitete Teil den Boden so belastet, dass er seine maximale Wirksamkeit zeigt.
Unter dem Ausdruck Bodenbelastung bei Umleitung von Dampf und/oder von Flüssigkeit" ist im Rahmen der Erfindung stets die Belastung des Bodens gemeint, die durch jenen Teil des Dampfes und/oder der Flüssigkeit hervorgerufen wird, der nicht durch den Umweg geleitet wird.
Unter bestimmten Umständen, nämlich wenn die Kolonne bei einem Verfahren verwendet wird, bei dem die Kolonnenbelastung grossen Schwankungen ausgesetzt ist, wird oft dem Erreichen eines maxi- malen Durchsatzes oder eines optimalen Betriebes der Kolonne geringe Bedeutung zugemessen, es wird vielmehr eine grosse Anpassungsfähigkeit der Kolonne angestrebt. Das bedeutet, dass eine gleichmässig gute Arbeitsweise der Kolonnen über einen weiten Bereich bevorzugt wird. Dies kann bei Anwendung der Erfindung auch erreicht werden, wobei die Trennschärfe der Kolonne durch Einstellung des Aus- masses der Dampfumwegleitung in Abhängigkeit vom Durchsatz über einen weiten Belastungsbereich auf praktisch konstantem Wert gehalten wird.
In diesem Fall erzielt man den Vorteil, dass die Kolonne sowohl bei einer geringen wie bei einer hohen Belastung gut arbeitet, während ohne Anwendung der
Erfindung die Qualität der erzeugten Produkte in weitem Umfang schwanken würde, wenn der Durchsatz verändert wird.
Was vorstehend unter spezieller Bezugnahme auf die Dampfbelastung und die Dampfumleitung fest- gestellt wurde, trifft im wesentlichen in gleicher Weise auch auf die Flüssigkeitsbelastung und die Flüssig- keitsumleitung zu.
Im allgemeinen wird die Dampfumleitung angewendet, wenn in der Kolonne grosse Mengen Dampf gebildet werden, d. h. in Kolonnen, in denen ein verhältnismässig grosser Anteil des Produktes oder der
Produkte zunächst in der Kolonne in Dampfform erhalten wird, d. h. z. B. in einer Destillationskolonne, in der relativ grosse Mengen Kopfprodukt und/oder Seitenprodukt oder-produkte erzeugt werden. In einer solchen Kolonne wird die Dampfumleitung im allgemeinen im Kopfteil der Kolonne angewendet, d. h. oberhalb der Beschickungszuführung ; ein Beispiel hiefür ist die Rohöldestil1ation.
Eine Flüssigkeitsumleitung wird im allgemeinen angewendet in Kolonnen, in denen eine relativ grosse
Menge des Produktes und/oder der erhaltenen Produkte die Kolonne in flüssiger Form verlassen, z. B. in einer Destillationskolonne, die eine relativ grosse Menge Bodenprodukt oder-produkte erzeugt.
In einer solchen Kolonne wird die Flüssigkeitsumleitung im allgemeinen im Fuss- oder Bodenteil der Kolonne, d. h. unterhalb der Zufuhr der Beschickung, angewendet. Ein Beispiel ist eine Abstreiferkolonne, in der ein flüssiges Produkt von einer relativ kleinen Menge leichter, z. B. gasförmiger, Komponenten befreit wird.
In gewissen Fällen jedoch, z. B. in Abschnitten mit im Kreislauf geführtem Rücklauf, ist es günstig, eine Flüssigkeitsumleitung in einem Teil, der oberhalb der Beschickungszuleitung gelegen ist, anzuwenden.
In Kolonnen, in denen sowohl die Flüssigkeitsbelastung wie die Dampfbelastung wichtige Faktoren sind, können auch Dampfumleitung und Flüssigkeitsumleitung zugleich angewendet werden, wobei sich die erstgenannte gewöhnlich oberhalb und die zweite gewöhnlich unterhalb der Beschickungszufuhr befinden.
In einer Absorptionskolonne ohne Abstreiferteil bei Beschickungszuführung am Boden können eine Dampfumleitung und eine Flüssigkeitsumführung vorzugsweise in der Nähe der Beschickungszufuhr angewendet werden. Wenn die Kolonne mit einer Zwischenkühlung ausgerüstet ist, wird die Flüssigkeitsumleitung oft in den Abschnitten für die Zwischenkühlung und den Teilen, die diesen Abschnitten benachbart sind, insbesondere den Teilen, die unmittelbar darunter liegen, angewendet.
Wenn die Absorptionskolonne auch einen Abstreiferteil aufweist, d. h. einen Abschnitt unterhalb der Beschickungszufuhr, wird die Dampfumleitung vorzugsweise in diesem Abschnitt in der Nähe der
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Einführungsstelle des wiedererhitzten Produktes und auch dort vorgenommen, wo etwa eine Zwischen- erhitzung angewendet wird.
Die angeschlossene Zeichnung zeigt in den Fig. l, 2 und 3 schematisch eine Anzahl von Kolonnen- querschnitten, bei denen von der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht ist.
In Fig. 1 ist der Teil 1 ein Teil der Destillationskolonne, die mit einer Anzahl von Böden 2, 3, 4,5, 6, 7 ausgerüstet ist. Diese Böden können von beliebiger Bauart sein und können z. B. die Form von Rostböden,
Siebplattenböden, Düsenböden, Böden mit Ventilen, Schlitzen, Sprudelkapseln haben oder mit einer
Schicht von Kontaktmaterial versehen sein. Aus Gründen der Zweckmässigkeit sei angenommen, dass die Böden Rostböden darstellen.
Auf den Böden befindet sich gewöhnlich eine dünne Flüssigkeitsschicht (Flüssigkeitszone) ; die Ober- fläche dieser Schicht ist durch eine strichlierte Linie 8 angezeigt. Oberhalb dieser befindet sich die Flüssig- keit-Dampf-Zone, deren Oberfläche durch die Kreuzlinie 9 angezeigt ist. Oberhalb der Linie 9 befindet sich die Dampfzone, die in jedem Fall an den nächsten Boden anstösst..
Gemäss der Erfindung sind die Böden 2, 3, 4, 5 und 7 mit Einrichtungen ausgerüstet, die es ermöglichen, einen Teil der aufsteigenden Dämpfe um oder durch den Boden herumzuleiten.
Der Boden 2 (ebenso Boden 4) besitzt eine Öffnung, an die ein Rohr 10 angeschlossen ist, das genügend weit nach oben reicht, so dass es oberhalb der Dampfflüssigkeitszone, d. h. oberhalb von 9 ausmündet.
Sollte dieses Rohr innerhalb dieser Zone ausmünden, so wird der angestrebte Effekt nicht erreicht, da dann ein solch starkes Mitreissen auftreten würde, dass es den guten Effekt des Bodens zunichte macht.
Die Länge des Rohres beträgt gewöhnlich 2/3-3/4'vorzugsweise 0, 8-0, 98, des Bödenabstandes.
Der Boden 3 ist mit einem Rohr dieser Art ausgerüstet, das sich aber auch bis unter den Boden erstreckt. Im allgemeinen mündet dieses Rohr in die Dampfzone unter dem Boden, d. h. es soll vorzugsweise nicht weiter als 1/3 des Bodenabstandes nach unten reichen. Es ist oft vorteilhaft, dass das Rohr, wie dargestellt, seitlich gegen die Ecke zwischen dem Boden und der Kolonnenwand hin abgebogen ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass praktisch nur Dampf und ein Minimum von Tröpfchen nach oben geführt werden. Zu dem gleichen Zwecke kann auch eine (nicht dargestellte) Prallplatte in einem gewissen Abstand vom Rohr 10 und seinem Boden gegenüberliegend angeordnet sein.
Oberhalb des Rohres ist vorzugsweise ein Teil vorgesehen, der bewirkt, dass der Dampf in praktisch horizontaler Richtung austritt. In der Zeichnung besteht dieses Glied aus einer flachen Scheibe 11. Diese
Scheibe kann beweglich angeordnet werden, so dass der Dampfdurchgang durch das Rohr eingestellt und geregelt werden kann. Gewöhnlich wird das Rohr mit Mitteln für die Regelung, Einstellung oder, falls nötig, zum Absperren des hindurchströmenden Dampfes ausgerüstet. In einer speziellen Ausführungsform ist dieser Teil ein Ventil, das sich infolge seiner Federspannung oder seines eigenen Gewichtes erst öffnet, wenn ein bestimmter Überdruck erreicht ist, d. h. erst bei einem gewissen Mindestwert der Dampfbelastung.
Die Ventile der verschiedenen Rohre (Rohre von verschiedenen Böden, oder verschiedene Rohre auf dem gleichen Boden) brauchen sich nicht bei dem gleichen Überdruck zu öffnen. Erforderlichenfalls können verschiedene Rohre in verschiedener Weise gesteuert und eingestellt werden.
Das gewünschte Ausströmen in eine praktisch horizontalen Richtung kann natürlich auch in anderer Weise, z. B. durch Abbiegen des Rohres, erreicht werden.
Der Dampf wird mit Hilfe einer Umwegleitung in entsprechender Weise um den Boden 5 herumgeleitet, wobei diese Leitung vorzugsweise mit einem einstellbaren Ventil 13 für die Regelung, Einstellung oder gegebenenfalls Abschaltung des Dampfdruckes ausgerüstet ist.
Der Dampf wird um den Boden 7 über eine Umwegleitung 14 mit einem Steuerventil 7J herumgeleitet. In diesem Fall wird der Dampf in die Kolonne unmittelbar unter dem Boden 5 zurückgeführt.
Die Richtung des nicht umgeleiteten Dampfstroms ist in Fig. 1 mit gefederten Pfeilen dargestellt.
Dieser Dampf kommt in üblicher Weise mit der Flüssigkeit auf dem Boden und dem Dampf-FlüssigkeitsGemisch in der Dampf-Flüssigkeit-Zone oberhalb des Bodens in Berührung.
In dem gezeigten Fall, d. h. bei Rostböden, sind Ablaufstutzen nicht erforderlich. Wenn andere Bödenarten verwendet werden, werden jedoch gewöhnlich Ablaufstutzen vorgesehen.
Die Dampfumleitung oder Dampfumwegrohre sind vorzugsweise nicht genau übereinander angeordnet, sondern sind vorzugsweise von Boden zu Boden versetzt.
In Fig. 2 ist ein Teil der Kolonne 1 gezeigt, der mit Böden 16, 17, 18, 19 und 20 ausgerüstet ist, in welchem Fall eine Flüssigkeitsumleitung für die Böden 17 und 18 vorgenommen wurde. Der Ablaufstutzen 21 des Bodens 16 ist mit einem Rohr 22 ausgerüstet, durch den ein Teil der herabströmenden Flüssigkeit fliesst, wobei das Rohr auf dem Boden 18 bei 23 ausmündet. In ähnlicher Weise wird ein Teil der Flüssigkeit, die durch den Ablaufstutzen 24 vom Boden 17 zum Boden 18 fliesst, abgezweigt und über eine Umleitung 25, die mit einem Steuerventil 26 ausgestattet ist, zum Boden 20 geführt.
Eine Flüssigkeitsumleitung kann bei zahlreichen Bödenarten in gleicher Weise wie die Dampfumwegleitung angewendet werden. In dem gezeigten Fall ist angenommen, dass die Böden Siebplattenböden sind, die mit Ablaufstutzen ausgerüstet sind. Eine Umleitung kann jedoch auch auf Böden ohne Ablaufstutzen angewendet werden. Das obere Ende des Umwegrohres oder der Umleitung kann oberhalb der Bodenoberfläche statt in den Ablaufstutzen ausmünden.
Das Umwegrohr oder die Umleitung sind vorzugsweise mit Vorrichtungen ausgestattet, wie Schieber, Ventil, oder Schwimmer für die Steuerungseinstellung oder, falls notwendig, für das Absperren des Flüssig-
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keitsdurchganges. In diesem Fall gelten die gleichen Feststellungen, wie sie vorstehend für die Dampfumleitung gemacht wurden.
In der Fig. 1 und 2 sind Dampfumleitung und Flüssigkeitsumleitung aus Gründen der Einfachheit getrennt gehalten. Es ist jedoch klar, dass eine Dampfumleitung und eine Flüssigkeitsumleitung bei einem Boden auch gleizeitig angewendet werden können.
In Fig. 3 ist ein Teil einer Kolonne veranschaulicht, bei der wie in Fig. 1 von einer Dampfumleitung Gebrauch gemacht wurde. In diesem Fall wurde angenommen, dass die Böden 27, 28, 29, 30 solche Böden sind, die mit Sprudelkapseln ausgerüstet und mit Ablaufstutzen 31, 32, 33 und 34 versehen sind. Der Dampf wird im Umweg geführt, u. zw. in gleicher Weise, wie es bei den Böden 2, 3 oder 4 der Fig. 1 der Fall ist. Die Arbeitsweise der Kolonne kann durch geeignete Anordnung der Dampfumleitung 35, 36 und 37 wesentlich verbessert werden.
In diesem Fall werden die Rohre nahe dem Überlaufrand angeordnet. Der auf der rechten Seite des Bodens 30 aufsteigende Dampf kommt mit der Flüssigkeit aus dem Ablaufstutzen 33 in Berührung.
Wenn man diesen Dampf auf der rechten Seite des Bodens 29 mit der Flüssigkeit in Berührung kommen lässt, die auf der rechten Seite von diesem Boden in den Ablaufstutzen 33 abgezogen wird und die praktisch die gleiche ist wie die Flüssigkeit, die auf der rechten Seite zum Boden 30 fliesst, so führt dieser Kontakt nur zu einer sehr geringen Verbesserung des Überganges von Material und/oder von Wärme zwischen Dampf und Flüssigkeit. Es wird daher bevorzugt, den Dampf, der den Boden 29 auf der rechten Seite passiert, über eine Umleitung 36 herumzuführen, ohne dass dieser Dampf mit der Flüssigkeit auf oder
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Anordnung werden mehrere Umwegrohre nahe jedem Auslass des Ablaufstutzens auf dem Boden angeordnet ; dies gibt praktisch das gleiche gute Ergebnis.
Die oben beschriebene Wahl der Anordnung der Umwegleitung bedeutet, dass ein sehr spezifischer Teil des gesamten Dampfstromes für die Umleitung ausgewählt wird, d. h. ein Teil, der für diesen Zweck besonders geeignet ist. Würde dieser Teil nicht über den Umweg geleitet werden, sondern würde er durch den Boden in normaler Weise strömen, so wäre dieser normale Kontakt in keinem Fall von grossem Nutzen hinsichtlich einer verbesserten Trennung.
Durch die Umleitung werden Phasen miteinander in Berührung gebracht, deren Zusammensetzung stärker voneinander abweicht, als dies bei einer Destillation oder Absorption ohne Umleitung der Fall ist. Dies hat den weiteren Vorteil, dass ein schnellerer Austausch von Komponenten, d. h. eine schnellere Überführung von Material und/oder von Wärme, als üblich erzielt wird, so dass die Wirksamkeit der Kolonne in vielen Fällen erhöht werden kann.
Eine Dampfumleitung ist besonders wichtig für einen Abschnitt, in dem ein zirkulierender Rücklauf angewendet wird, oder für Teile nahe diesem Abschnitt, insbesondere für den Teil unterhalb dieses Abschnittes, sowie für einen Teil, in dem eine vollständige oder teilweise Abführung des Flüssigkeitstromes, der in der Kolonne herabströmt, als Seitenstrom, oder für die Teile nahe diesem Abschnitt, insbesondere für den Teil oberhalb dieses Abschnittes, erfolgt, wobei der Grund hiefür der ist, dass diese Abschnitte besonders stark belastet sind und daher grössere Durchmesser haben sollten, um ein Überfluten der Kolonne zu verhindern. In der Praxis bedingt dieser grosse Durchmesser den unnötig grossen Durchmesser des übrigen Teiles der Kolonne.
Bei Anwendung einer Dampfumleitung gemäss der Erfindung ist es möglich, den Durchmesser dieser Abschnitte und damit den für die gesamte Kolonne wesentlich zu reduzieren und alle erwarteten Vorteile zu erhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Zerlegung von Gemischen von Stoffen, insbesondere Kohlenwasserstoffen, mit Hilfe einer Destillation oder Absorption in einer mit Böden ausgerüsteten Kolonne, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des in der Kolonne aufsteigenden und in Richtung auf einen Boden strömenden Dampfes durch oder um diesen Boden mit Hilfe einer Leitung herumgeleitet und an einer Stelle höher als die Flüssigkeits-Dampf-Zone oberhalb des Bodens wieder in die Kolonne eingeleitet wird und/oder dass ein Teil der Flüssigkeit, die in der Kolonne herabströmt und einem Boden zufliesst, durch oder um den Boden über eine Leitung herumgeleitet und in die Kolonne an einer Stelle unterhalb dieses Bodens wieder eingeleitet wird.