AT235800B - Verfahren zur Destillation und Rektifikation von verdünnten Lösungen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Destillation und Rektifikation von verdünnten Lösungen 
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 zwecke angewendet. Die Erfindung bezieht sich auf eine besondere Anwendung der Wärmepumpe für Destillationszwecke,   u. zw.   für die Destillation und Rektifikation von niedrig konzentrierten Lösungen. Bei der Extraktion von Stoffen aus organischen oder anorganischen Substanzen zeigt sich oft, dass die Ausbeute bei niedriger Konzentration der Extraktionslösung besonders gut ist, wobei die Lösungen verhältnismässig rein sind. Ebenso ist es bekannt, dass chemische Umsetzungen von flüssigen Stoffen oft in bezug auf die Ausbeute an gewünschten Produkten besser verlaufen, wenn der Umsatz möglichst klein gehalten wird ; das bringt aber den Nachteil mit sich, dass sehr verdünnte Lösungen der gewünschten Produkte anfallen.

   Der rohe Reinheitsgrad erleichtert die Weiterverarbeitung der Lösungen und die Herstellung qualitativ guter Produkte wesentlich. Der Nachteil der direkten Konzentration besteht nun darin, dass verdünnte Lösungen beim Destillieren einen hohen   Wärme- bzw. Dampfverbrauch   benötigen. Die nachstehend beschriebene Erfindung ermöglicht, die genannten Vorteile ohne den Nachteil des zu grossen Dampfverbrauches zu realisieren. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Destillation und Rektifikation von verdünnten Lösungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Hauptmenge des Lösungsmittels durch Destillation in einer Kolonne entfernt, deren Beheizung in an sich bekannter Weise durch die über eine Wärmepumpe komprimierten Brüden erfolgt, bis der Siedepunkt der Lösung höchstens etwa 20-30 C über der Temperatur der Brüden liegt, worauf die restliche Destillation und die Rektifikation anschliessend in mindestens einer oder mehreren kleinen, auf bekannte Art mit Dampf beheizten Kolonnen erfolgt. Die Unterteilung gibt die Möglichkeit, die Wärmepumpe wirtschaftlich anzuwenden. Der Grund liegt darin, dass mit zunehmender Konzentration der Produkte im Kopf der Kolonne die Temperaturdifferenzen für die Anwendung der Wärmepumpe unwirtschaftlich hoch werden.

   Diese hohen Temperaturdifferenzen beschränken sich nun aber auf die Endphase der Destillation und auf die Rektifikation. Der weitaus grösste Teil der Destillation der Lösung, u. zw. gerade wenn diese relativ wenig konzentriert ist, lässt sich mit kleinen Druckdifferenzen bzw. Temperaturgefällen für die Wärmepumpe betreiben, z. B. kann die Destillation einer verdünnten Lösung mit   3%   Anfangskonzentration bis z. B. zirka   30%   mit einer Wärmepumpe betrieben werden. Das bedeutet, dass von der gesamten Destillation zirka 90% auf Wärmepumpenbetrieb und nur zirka 10% auf die restliche Destillation mit direkter Dampfbeheizung entfallen,   d. h.   diejenige Phase der Destillation, welche für den Wärmepumpenbetrieb betrieblich und ökonomisch ungünstig ist. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren soll an Hand des Schemas erläutert werden. 



   In der Hauptkolonne 1 wird die durch die Leitung 2 zufliessende verdünnte Lösung im Sumpf 3 mit dem Heizsystem 4 zum Kochen gebracht. Das über Kopf abgetrieben Dampfgemisch wird durch den Ab-   ; cheider   5 getrocknet und gelangt über die Leitung 6 in die Wärmepumpe 7. Diese ist durch die KraftMaschine 8 angetrieben. Das komprimierte Gemisch gelangt in das Heizsystem 4, wo es kondensiert und : eine latente Wärme an die Lösung im Sumpf abgibt. Der Aufwand an Energie beschränkt sich dabei auf die Kompression, die ein vielfaches kleiner ist als die Verdampfungswärme der aus der Blase entwickelzen Dämpfe (Brüden). In Kalorien ausgedrückt, kann der Aufwand 10- bis über 20-mal kleiner sein. 

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   Das Kondensat aus der Heizvorrichtung 4, welches aus praktisch reinem Lösungsmittel besteht, wird über Leitung 4a zum Teil abgezogen, zum Teil als Rückfluss in die erste Kolonne und unter Umständen auch für die zweite Kolonne über die Pumpe 9 und Leitung 12 zurückgeführt. Das Sumpfprodukt, das an Gehalt aller gelösten Produkte angereichert ist, wird über die Leitung 24 in die Destillationskolonne 11 gefördert. Die Blase 13 der Kolonne 11 wird durch Heizung 13a beheizt, wobei letztere über die Leitung 14 mit Dampf versorgt wird. Das vollständig von Lösungsmitteln befreite Produkt wird aus der Kolonne 11 über Leitung 25 entfernt und wenn nötig einer nicht gezeichneten Rektifikationskolonne zur weiteren Behandlung zugeführt. Die Brüden der Kolonne 11 werden über Kühler 16 verflüssigt und als Rücklauf über Leitung 15 in die Kolonne 1 eingeführt.

   Der Dampfverbrauch in der Kolonne 11 ist der übliche für derartige Destillationsapparate. 



   Der Gesamtdampfverbrauch ist gering,   d. h.   er beträgt nur etwa   10% gegenüber   einer Gesamtdestil- 
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Es ist klar, dass je nach Siedepunkt des Lösungsmittels die erste Kolonne bei Normaldruck, Überdruck oder beim Vakuum betrieben werden kann. Wichtig ist, dass bei der jeweiligen Arbeitsweise der Druck in der ersten Kolonne und damit in der Saugleitung 6 der Wärmepumpe konstant gehalten wird. Um dies zu erreichen, wird in der Saugleitung vorteilhafterweise eine Reguliervorrichtung 20 eingebaut. Der Leistungsausgleich der   Wärmepumpe   7 kann über eine Nebenschlussleitung 19, in welche die Reguliervorrichtung 20 eingebaut ist, erfolgen. Die Reguliervorrichtung 20 erhält ihre Impulse durch den parallel zur Saugleitung 6 der Wärmepumpe geschalteten Mengenmesser 21.

   Selbstverständlich kann die Regelung der Leistung der ersten Kolonne auch auf andere Art,   z. B.   durch eine variable Drosselung der Ableitung der Inertgase usw. erfolgen. Es ist vorteilhaft, um die Schwankungen der Wärmepumpe auszugleichen, an Stelle des Reglers mit Nebenschlussleitung zur Wärmepumpe einen Regler 18 vor dem Abscheider 5 einzubauen, welcher bei der Solldrehzahl der Wärmepumpe mit Drosselung arbeitet. Zwischen Leitung 10 und Leitung 24 kann ein Abscheider 22 zur Separierung der inerten Gase, die über die Leitung 23 abgeführt werden, eingebaut sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Destillation und Rektifikation von verdünnten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hauptmenge des Lösungsmittels durch Destillation in einer Kolonne entfernt, deren Beheizung in an sich bekannter Weise durch die über eine Wärmepumpe komprimierten Brüden erfolgt, bis der Siedepunkt der Lösung höchstens etwa 20 - 300C über der Temperatur der Brüden liegt, worauf die restliche Destillation und die Rektifikation anschliessend in mindestens einer oder mehreren kleinen, auf bekannte Art mit Dampf beheizten Kolonnen erfolgt.