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Verfahren zur Destillation von Lösungen oder Flüssigkeitsmischungen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bei Destination von Lösungen oder Flüssigkeitsmischungen in Kolonnenapparaten zwecks Abtreiben eines oder mehrerer flüchtiger Stoffe. Das Verfahren besteht hauptsächlich darin. dass man während des Destillationprozesses im Kolonnenapparate und im Dephlegmator und gegebenenfalls auch im Kühler einen so hohen Druck im Verhältnis zu dem über dem Kühler herrschenden Drucke aufrecht erhält, dass die Destillationsdämpfe eine genügend hohe Temperatur erhalten, um Dampf aus dem Kühlmittel zu erzeugen, und dass der so entwickelte Dampf zu industrieellen Zwecken ausgenutzt wird, zweckmässig ats Erhitzungsdampf in einem anderen Kolonnenapparate.
Dies wird dadurch ermöglicht. dass die Destillation unter einem so hohen Überdruck ausgeführt wird, dass die im Kolonnenapparate erzeugten Dämpfe (Destillationsdämpfe) eine zur Dampferzeugung aus dem Kühlmittel genügend hohe Temperatur erhalten, oder durch Aufrechterhalten eines normalen Druckes im Kolonnenapparate und eines Vakuums über dem Kühlmittel, oder durch eine Kombination dieser beiden Verfahren.
Der aus dem Kühlmittel entwickelte Dampf kann ausser zu DestiHationszwecken auch zu anderen Zwecken, wie Trocknung usw., verwendet werden.
Vorliegende Erfindung hat den Zweck, aus dem Kühlmittel die ganze Dampfmenge (wenn Verluste nicht berücksichtigt werden) wiederzugewinnen, die zur Austreibung leichtfüchtiger
Stoffe und deren Konzentration verbraucht worden ist, und durch dieselbe erreicht man somit eine sehr hohe Wärmeökonomie hei der Destillation in Kolonnenapparaten.
Die vorliegende Erfindung ist für die Destillation sehr verdünnter Lösungen besonders geeignet, z. B. Methyl- oder Äthylalkohollösungen, wie sie heim Bearbeiten der Abfallauge oder Kondensaten der Zellstoffahriken erhalten werden. Es ist erst durch Verwendung der vor- liegenden Erfindung möglich geworden. dass die Gewinnung des Alkohols aus derartig verdünnten Lösungen ökonomisch gemacht werden kann. was nicht der Fall ist heim gewöhnlichen Arbeiten der Kolonnenapparate. Dies beruht darauf. dass der Dampfverbrauch in solchen Apparaten bisher zu hoch gewesen ist. um eine ökonomische Gewinnung des \lkohols aus sehr verdünnten Lösungen zu ermöglichen.
Im folgenden ist eine praktische Ausführungsform der Erfindung beschrieben, und zwar bei der Gewinnung von Alkohol. aus einer verdünnten Lösung in einem kontinuierlichen Kolonnenapparat. Ein solcher Apparat. der in der Zeichnung veranschaulicht ist. besteht, wie bekannt, aus folgenden Teilen : i. Die Abtreibungsabteilung A. in welcher der Spiritus durch Wasserdampf abgetrieben wird und aus welcher die von Spiritus befreite Schlempe unten abgeleitet wird.
2. Die Konzentrationsabteilung B, wo die aus der \btreibungsabteilung aufsteigenden Dämpfe konzentriert und mit Spiritus angereichert werden.
3. Der Dephlegmator C, wo die Dämpfe teilweise kondensiert werden, um einen'für die Konzentration erforderlichen Rückfluss zu bilden.
4. Der Kühler D, in welchem die aus dem Apparat abweichenden Dämpfe kondensiert werden.
Zur Abtreibung der flüchtigen Bestandteile und zur Konzentrierung derselben in einem derartigen Kolonnenapparate sind grosse Mengen von Wasserdampf erforderlich. Es kann z. B. angegeben werden, dass der Dampfverhrauch beim Abtreiben und Konzentrieren des Alkohols aus verdünnten Äthylalkohollösungen ungefähr j ; ; v. H. und aus verdünnten Methylalkohol- lösungen ungefähr 2 ; ; v. H. von Wasserdampf erforderlich sind. berechnet ais Gewichtsprozent der in den Kolonnenapparat einkommenden Lösung.
Wenn die Lösung in den Apparat bei oder ungefähr bei der Siedetemperatur derselben eingeführt wird, so erfordern die Abtreibungs- und Konzentrationsprozesse nicht viel mehr Wärme (wenn Verluste nicht berücksichtigt werden) als diejenigen, die im Dephlegmator C und im Kühler D beim Kondensieren der Dämpfe und beim Kühlen der Kondensate absorbiert wird, d. h. die vom Dephlegmator und vom Kühler ausströmenden Kühlflüssigkeiten enthalten den grössten Teil der zur Ausführung der Abtreibungs- und Konzentrationsprozesse erforderlichen Wärmemenge.
Diese Wärmemenge kann nun gemäss der vorliegenden Erfindung in der Form von Wasserdampf erhalten werden, wenn die Destillation unter einem solchen Drucke, d. h. bei einer solchen
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den Dephlegmator eingehenden Destillationsdämpfe Wasserdampf aus dem Kühlwasser des Dephlegmators und eventuell aus demjenigen des Kühlers erzeugen können. Die hierdurch erzeugte Wasserdampfmenge entspricht, wenn die Lösung in die Abtreibungsabteilung, bei deren
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Siedepunkt eingeführt wird, ungefähr der zur Abtreibung und Konzentrierung erforderlichen Wasserdampfmenge, wenn die Verluste nicht berücksichtigt werden.
Diese vollständigere Wiedergewinnung von Wasserdampf setzt aber, wie oben erwähnt, voraus, dass die Lösung bei deren Siedepunkt in die Abtreibungsabteilung eingeführt wird. Nun bildet die aus der Abtreibungsabteilung abströmende Schlempe eine Wärmequelle, die die Erhitzung der einkommenden Lösung beinahe zu deren Siedepunkt bewirken kann. Zu diesem Zwecke sind auch andere Produkte der Fabrik verwendbar, z. B. die Rauchgase, die allein oder in Kombination mit der Schlempe zu dem genannten Zweck verwendet werden können.
Die Vorwärmung der eintretenden Lösung kann erfindungsgemäss in einem besonderen Vorwärmer E geschehen, von welchem die Lösung in die Abtreibungsabteilung des Kolonnenapparates bei oder beinahe bei deren Siedepunkt eingeführt wird. Die Destillation derselben findet dann unter einem so hohen Drucke statt, dass die Destillationsdämpfe aus dem Kühlwasser des Dephlegmators C Wasserdampf entwickeln können. Die im Dephlegmator nicht kondensierten Dämpfe treten durch die Leitung x in den Kühler D hinein, wo sie kondensiert werden.
Falls diese Dämpfe auch unter Druck erhalten werden, können sie gleichfalls aus dem Kühlwasser des Kühlers Wasserdampf entwickeln.
Der Überdruck im Destillationsapparate kann durch ein in der Leitung x vorgesehenes Ventil F o. dgl. hervorgebracht werden. Dieses Ventil ist zweckmässig so eingerichtet, dass es sich erst bei einem zu dem genannten Zweck erforderlichen Druck öffnet.
Es ist offenbar, dass gemäss der vorliegenden Erfindung das Ventil F oder anderes Absperrorgan, das zur Druckerzeugung verwendet wird, auf der Ablaufseite desjenigen Kühlers, in welchem Wasserdampf erzeugt werden soll, angebracht sein muss. In dem in der Zeichnung angegebenen Beispiel ist es angenommen worden, dass Wasserdampf nur in dem Dephlegmator erzeugt werden soll. Wenn aber Wasserdampf auch im Kühler D zu erzeugen ist, muss das Ventil auf der Ablaufseite dieses Kühlers angebracht sein. Der oben erwähnte Druck ist somit nicht nur im Destillationsapparate aufrechtzuerhalten, sondern auch in dem oder den Kühlern, aus dessen bzw. deren Kühlwasser Wasserdampf zu erzeugen ist.
In dem in den Zeichnungen veranschaulichten Apparate wird der erzeugte Wasserdampf durch die Leitung y abgeleitet und in den nächsten Kolonnenapparat der Batterie eingeleitet, wo er als Erhitzungsdampf wirkt. Der genannte Wasserdampf kann aber auch bei Verwendung eines einzigen Kolonnenapparates in den Ahtreibungsabteilungen dieses Apparates als Erhitzungsdampf eingeleitet werden, aber in diesem Falle muss der Druck derselben erhöht werden, beispielsweise durch eine Pumpe.
Der erzeugte Wasserdampf kann aber, wie oben erwähnt, auch zu anderen Zwecken als Destillationszwecken verwendet werden. Wenn z. B. der oben beschriebene Apparat in einer sogenannten Sulfitspiritusfabrik (wo Alkohol aus der Abfallauge der Sulfitzellstoffabriken gewonnen wird) verwendet wird, so kann der aus dem Kühlwasser erzeugte Wasserdampf ganz oder teilweise zum Trocknen des Holzzellstoffes verwendet werden.
Wasserdampf kann aber, wie oben erwähnt, aus dem Kühlwasser nicht nur in der oben beschriebenen Weise, d. h. durch Aufrechterhaltung eines Überdruckes im Destillationsapparate und in dem oder den Kühlern erzeugt werden, aber auch dadurch, dass man das Kühlmittel einem Vakuum aussetzt. Schliesslich kann Wasserdampf durch eine Kombination der angegebenen Verfahren, d. h. durch Überdruck im Destillationsapparat und in dem oder den Kühlern und Vakuum über dem Kühlmittel erzeugt werden.
Der Dephlegmator ist nichts anderes als ein Kühler, weshalb der allgemeine Ausdruck .. Kühler" auch den Dephlegmator umfasst.
Verschiedene Abänderungen bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind offenbar möglich innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung. Innerhalb dieses Rahmens liegt also auch der Fall, dass die Destillationsdämpfe schon von Beginn eine genügend hohe Temperatur haben, um aus dem Kühlmittel Wasserdampf entwickeln zu können. In diesem Falle kann also das Ventil F offen bleiben.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Verfahren zur Destillation von Lösungen oder Flüssigkeitsmischungen in Kolonnenapparaten zwecks Austreibens flüchtiger Stoffe, dadurch gekennzeichnet, dass während des Destillationsprozesses im Kolonnenapparate und im Dephlegmator und gegebenenfalls auch im Kühler ein so hoher Druck im Verhältnis zu dem Kühlmittel im Dephlegmator und gegebenenfalls auch im Kühler herrschenden Drucke aufrechterhalten wird, dass die Destillationsdämpfe eine zur Dampfentwicklung aus dem Kühlmittel genügend hohe Temperatur erhalten, und dass der so entwickelte Dampf zu industriellen Zwecken ausgenutzt wird, zweckmässig als Erhitzungsdampf in anderen Kolonnenapparaten.