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Verfahren zur fraktionierten Destillation mittels elektrischer Widerstandsheizung.
Nach den jetzt üblichen Verfahren wird das zu destillierende Destillationsgut z. B. Rohöl, Mineral- öl, Teeröl, fette Öle. Fettsäuren u. dgl. entweder in grossen Destillierblasen durch Kohlen-oder Ölfeuerung auf die zur Destillation notwendige Temperatur gebracht oder meistens gleichzeitig bei mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeiten durch Einblasen von gewöhnlichem oder überhitztem Wasserdampf die Destillation bewerkstelligt. Bei sehr zersetzliche Stoffen mit hohem Siedepunkt wird hiebei nicht Druckverminderung angewendet.
Allen diesen Destillationsarten haften jedoch die Nachteile an, dass die Heizfläche im Verhältnis zum Volumen des Destillationsgutes sehr klein ist, weshalb, um die zur Destillation notwendige Wärmemenge zu übertragen, die Temperaturdifferenz zwischen Heizfläche und Destillationsgut sehr gross sein muss. Infolgedessen treten bei einem zersetzliche Destillationsgut durch Berührung mit der hocherhitzte Heizfläche Zersetzungen auf. Ausserdem können die Destillationsgase an den heissen Kesselwandungen einen Zerfall erleiden, durch welche Umstände auf jeden Fall die Qualität des Destillationproduktes sehr herabgesetzt wird, sofern nicht eine Zersetzungsdestillation angestrebt wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Mängel dadurch behoben, dass man die beiden für die Zersetzung bei der Destillation hauptsächlich in Betracht kommenden Faktoren, die Zersetzungstemperatur und die Zersetzungszeit möglichst herabdrfickt. indem man grossflächige durch elektrische Widerstandsheizung erhitzte Wärmeübertragungskörper in das Destillationsgut einführt, welche im Gegensatz zu den bisher verwendeten Einrichtungen die Übertragung grosser Wärmeenergien auf das Destillationsgut bei geringer Temperaturdifferenz zwischen letzterem und dem Wärmeübertragungskörper zugleich bei hoher Destillationsgeschwindigkeit ermöglichen.
Die scharfe Regulierbarkeit der elektrischen Energiezufuhr ermöglicht in einer bisher ganz unbekannten Genauigkeit die Trennung des Destillationsgutes in die einzelnen Komponenten ohne die bisher bei kontinuierlicher Destillation auftretenden fort- währenden Schwankungen und die Vermeidung jeglicher Zersetzungen. Das Verfahren bietet bei einem Minimum an Energieaufwand und bei kleinst dimensionierter Apparatur eine hohe Wirtschaftlichkeit.
Elektrische Widerstandsheizung für die Destillation von flüssigen Kohlenwasserstoffen wurde zwar schon vorgeschlagen (Französisches Patent Nr. 469054 T. Delort), jedoch nicht zur Fraktionierungszwecken und ohne dass man erkannt hätte, welche Vorteile die elektrische Methode bei zielbewusster Leitung bei
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differenz, sondern es wird auch in der Zeiteinheit eine so grosseWärmemenge zugeführt, dass die Geschwindigkeit der Destillation gegenüber Aussenheizung beispielsweise auf den hundertfachen Wert und mehr erhöht werden kann. Durch diese Abkürzung der Destillationszeit wird auch erreicht, dass die gesamte zugeführte Wärmemenge als Verdampfungswärme verbraucht wird. ohne irgendwelche Zersetzung.
Bei hochsiedenden zersetzlichen Substanzen gelingt e so durch gleichzeitige Anwendung von Vakuum die Destillation zu bewerkstelligen, ohne dass man gezwungen ist zur Tensionserhöhung Wasserdampf einzublasen. Die durch dieses Verfahren erzielten technischen Fortschritte, die auf der Verwendung grossflächiger Widerstände beruhen, bestehen :
1. in der scharfen schwankungsfreien Fraktionierung,
2. in der zersetzungsfreien Destillation und hohen Destillationsgeschwindigkeit.
3. in der hohen Wirtschaftlichkeit.
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Verwendung direkter Feuerung noch die Dampfregulierung bei gewöhnlichem oder überhitztem Wasserdampf gestatten bei einer kontinuierlichen Anlage jedem Kessel zu jeder Zeiteinheit die gleiche Wärme- menge zuzuführen. Es werden deshalb die einzelnen Kessel verschieden rasch destillieren und die aus jedem Kessel erzielten Fraktionen schwankende Siedepunkte aufweisen.
Wird nun bei jedem Kessel ausserdem durch franktionierte Kondensation (Dephlegmatoren, Luftkühler, usw@ die die Kondel-atiöl > - wärme durch Strahlung abgeben, eine weitere Fraktionierung der Destillatdämpfe angestrebt, so werden
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DestiIlationsgeschwindigkeit der einzelnen Kessel als auch durch die Schwankungen der äusseren Luft- temperatur verschiedene Zusammensetzungen haben.
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ermöglicht, kann man bei der kontinuierlichen Destillation jedem Kessel in der Zeiteinheit die gleiche Wärmemenge zuführen, wodurch konstante Destillationsgeschwindigkeit und daher konstante Fraktio- nierung erzielt wird.
Weiters kann man Dephlegmatoren nur durch elektrische Energiezufuhr auf koustanter Temperatur erhalten, die von den Schwankungen der Aussentemperatur unabhängig ist. wodurch schärfste Fraktionierung durch Kondensation erzielt werden kann.
Eine der wichtigsten Forderungen bei der Destillation zersetzbarer Substanzen ist die Übertragung der notwendigen Wärmemenge bei möglichst geringer Temperaturdifferenz in möglichst kurzer Zeit. Es wurden zu diesem Zwecke schon Apparate vorgeschlagen, bei denen grossflächige Schlangenrohre oder
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über das ganze Volumen des Destillationsgutes verteilter Widerstände nahezu beliebig grosse Wärmemengen bei ganz kleinen Temperaturdifferenzen übertragen, so dass ausserordentlich rasch destilliert werden kann, ohne das Destillationsgut zu überhitzen. Es ist also hei der elektrischen Destillation einzig und allein möglich, die beiden zur Vermeidung von Zersetzungen grundlegenden Bedingungen : geringe Temperaturdifferenz und rasche Destillation zu erzielen.
Nach genauen Messungen des Anmelders sind die von einem in einer Flüssigkeit liegenden Wider-
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mögliche Wärmeokonomie erzielt werden kann. Man ist aber durch die elektrische Wärmezufuhr auf grossflächigen Widerständen in der Lage, so rasch zu destillieren, dass beispielsweise ein kleiner Kessel mit
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sowohl in der Platzbeanspruchung wie in den gesamten Anlagekosten gegenüber einer Anlage nach den heute üblichen Methoden eine ganz bedeutend erhöhte Wirtschaftlichkeit.
Die elektrische Widerstandsheizung kann ent weder durch Einführung von elektrischen Widerständen selbst erfolgen, die mit dem Destillationssut direkt in Berührung stehen, oder von Körpern,
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denen sie sich nicht mischen, einfliessen lassen.
Nach vorliegender Erfingung können gewisse Teile einer Kolonne. eines Kondensators oder Dephlegmators durch elektrische Zusatzheizung zur Erzielung scharf voneinander unterschiedener Fraktionierungen durch fraktionierte Kondensation konstant auf bestimmter Temperatur erhalten werden. Es ist hiebei gleichgültig, ob obenerwähnte Kolonne. Kondensatoren und Dephlegmatoren ihre Wärme an Luft ausstrahlen oder ihre strahlende Wärme an noch kaltes entgegenfliessendes Destillationsgut abgeben.
Man kann weiter das zu fraktionierende Destillationsgut stufenweise auf durch elektrische Widerstandsheizung auf be-
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In der Zeichnung sind beispielsweise solche Kessel vorgesehen und in jedem derselben wird durch entsprechende Steiluns der Einlassventile < S und Regulierung der elektrischen Heizung für Konstanz des Niveaus und der ver] ana'ten Temperatur gesorgt. Aus der letzten Blase oder dem letzten Kessel 6 d kommt dann der Rückstand durch die Rückleitung 9 in den im Vorwärmer eingebauten Gegenstromapparat 10.
Im Vorwärmer ist ebenfalls eine elektrische Widerstandsleitung 7'. 12 ist das Auslaufrohr für die Rück- stände. An jedem Kesse] ist ein Kühler 13 (13 a, 13 b, 13 c, 13 d) angeschlossen, wobei zwischen Kessel und Kühler noch Dephlegmatoren oder Luftkühler eingeschaltet sein können. Durch die Leitung 14 und vom Kühler fliesst das Destillat durch eine oder mehrere Vorlagen 15 (15 a, 15 b, 15 c, 15 d) und die Vorlagen 1-5 sind alle durch Leitungen 16 mit einem gemeinsamen Vakuumbehälter 17 verbunden. 18 ist das Kiihlwasserzuflussrohr zum Kühler. 19 die Kühlwasserableitung.
Die Anordnung nach Fig. 3 ergibt für sich allein auch die Ansicht einer Anlage für diskontinuierliche Destillation, nur muss sich zwischen KÜhler und Vorlage ein Verteilungshahn befinden, der die einzelnen Fraktionen getrennt aufzufangen gestattet. Die Kühlung kann auch in einem Teil durch das Destillationsgut selbst geschehen. so dass es auf diese Art möglich ist, einen Teil der Verdampfungswärme nutzbar zu machen. Jeder Kessel kann von einer Isolation umgeben sein und ist so nach aussen gegen Strahlung geschützt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
L. Verfahren zur fraktionierten Destillation mittels elektrischer Widerstandsheizung, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verwendung von Heizwiderständen mit grosser Oberfläche, welche den FlÜssigkeitsraum der Destillierblase erfüllen, grosse Wärmemengen bei geringer Temperaturdifferenz zwischen Destillationsgut und Heizkörper übertragen werden.