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Destilla-tions-und RektiRkationsapparat.
Während die Verdampfung mit Mehrfacheffekt der verschiedenen Lösungen (Zucker, Salz, Glyzerinlösungen) ungeheure Fortschritte in der Richtung des Dampfverbrauches gemacht hat, haben im Gegensatz hiezu die Dastillationsapparate in dieser Beziehung keinerlei Verbesserung erfahren. Diese Apparate absorbieren beträchtliche Mengen von Dampf. So verbraucht eine niedriggradige Kolonne beim Verarbeiten einer Flüssigkeit von 511/"Alkohol 16-18 kg Dampf pro Hektoliter behandelter Flüssigkeit, d. i. 320-360 kg pro Hektoliter reinen Alkohols.
Ein ununterbrochen arbeitender Phlegma-Rektifikator verbraucht 250 kg Dampf pro Hektoliter reinen Alkohols.
Da die latente Wärme des Alkohols nur ungefähr halb so gross ist, wie die des Wassers, stellen diese Ziffern gewaltige Ausgaben dar.
Die ökonomischen Vorteile, die seinerzeit durch die kontinuierlichen Rektifikationskolonnen im Vergleich zu den diskontinuierlichen erzielt wurden, waren einfach auf die ununterbrochene Arbeit und keineswegs auf die Anwendung neuer Prinzipien zurückzuführen. Was das direkte Einleiten der Phlegmdämpfe in die Rektifikatoren betrifft, so hat dies nur unbedeutende Vorteile gebracht, es hat nur unreine Rsktifikationsprodukte geliefert und der Vorteil beim Dampfverbrauch hat in der Folge in der Mehrzahl der Fälle aufgegeben werden müssen.
Der Gebrauch von Kolonnen mit Mehrfacheifekt ist seinerzeit empfohlen worden, aber in der Praxis bieten diese Apparate ernste Bstriebsschwierigkeiten und schwere Nachteile : Hoher Betriebsdruck, heikle Betriebsführung, komplizierte und kostspielige Installation, Mehrfach-Rekuperatoren usw.
Überdies bleibt die Di1mpfersparnis gering und der Prozess ist nicht anwendbar auf hochgradige Kolonnen.
Hingegen sind die Anordnungen, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung machen, auf alle diskontinuierlichen und kontinuierlichen Apparate anwendbar und gestatten, den Dampfverbrauch der gegenwärtig gebräuchlichen Apparate in beträchtlichem Masse herabzusetzen und beinahe gänzlich den Verbrauch von Wasser zu unterdrücken.
Das zur Verwirklichung dieser Ersparnis angewandte Prinzip ist die Kompression des Dampfes.
Es ist zwar bei der Verdampfung von Flüssigkeiten bereits bekannt, die entstehenden Dämpfe mittels eines Kompressors abzusaugen und in den Verdampfapparat zwecks Wärmeausnutzung wieder zurück- zuführen. Dieses Prinzip ist aber bis jetzt noch nicht so angewendet worden, dass die Zurückgewinnung der Kalorien jener Dämpfe unter den besten wirtschaftlichen Wirkungsverhältnissen erreicht wurde, gleichviel ob die zu behandelnden Produkte im Wasser löslich oder unlöslich sein mögen.
Auf der beiliegenden schematischen Zeichnung zeigt Fig. 1 die theoretische Anwendung des erwähnten Dampfkompressionsprinzips bei einem Destillations-und Rektifikationsapparat mit geschlossenem, wärmetechnischem Kreislauf. Über den Destillationsplatten A, B, denen in 1 die Flüssigkeit zugeführt wird, die sie erschöpft durch 2 dem Heizkörper E zuführen und ausserhalb des Apparates durch das Rohr 3 abfÜhren, sind die Konzentrations-und Rektifikationsapparate C, D angeordnet, die Auslässe für verschiedene Produkte in 9, 10 und 11 tragen.
Statt alle Dämpfe durch 12 in den Kondensator zu leiten, werden nur diejenigen hingeleitet, die den Auslauf darstellen und der Überschuss wird durch das Rohr 4 und den Kompressor F abgeleitet, um durch 5 in den Heizkörper E gedrückt zu werden.
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Die Kompression der Dämpfe bringt sie auf eine solche Temperatur, dass sie leicht die erschöpften RÜckstände heizen können. Die Flüssigkeit, die von ihrer Kondensation stammt, wird durch 6 auf den Reiniger H entleert und wird durch 7 in die Konzentrationsorgane gehoben. Die nicht kondensierten Produkte gehen durch das Ventil S und steigen durch 8 nach aufwärts.
Der Kompressor F wird durch einen Dampfmotor G betrieben, der den Arbeitsdampf durch 7J erhält. Der Abdampf wird durch 14 zur Unterstützung der Heizung geleitet.
Die Erfinder behalten sich vor, unter Verwendung einer geringeren Kompression der Dämpfe nicht die Basis, sondern einen höher oder tiefer gelegenen Teil der Organe A, Bund C, D zu heizen.
Die Ersparnis an Dampf, die man auf diese Art erreicht. ist sehr bedeutend 11lld schwankt mit den speziellen Eigenschaften und dem entropischen Diagramm der in Betracht kommenden Dämpfe.
Der Wirkungsgrad der Kolbenkompressoren ist indessen sehr mangelhaft und es könnte die angegebene Vorrichtung deshalb nur selten angewandt werden. Ausserdem überhitzten sich die Dämpfe gewisser Produkte nicht oder in ungenügender Weise durch Kompression. Der Kolbenkompressor würde also nur in ganz besonderen Fällen anwendbar sein.
Es kann infolgedessen der Fall eintreten, dass Kompressoren mit Dampfstrahl verwendet werden müssen.
Anderseits aber können die Dampfstrahlkompressionsapparate für Dämpfe von in Wasser löslichen Stoffen nicht benutzt werden. Für die andern Stoffe, wie Petroleum. Kohlenwasserstoffe, Benzol usw. lassen sie sich nur unter der Bedingung benutzen, dass ein Abschänmen der Abläufe des Reinigers H vorgesehen ist, um die rektifizierten unlöslichen Produkte von dem Wasser zu trennen.
Aus diesem Grunde, um die Anwendung von Kolbenkompressoren zu vermeiden und um die Anwendung von Kompressoren mit Dampfstrahl für beliebige, in Wasser lösliche oder unlösliche Produkte zu ermöglichen, wird Wasser als flüssiges Zwischenkondensat angewendet, was erlaubt, die Kompression anzuwenden, gleichviel, welches das entropisehe Diagramm der behandelten Produkte ist.
Eine Vorrichtung gemäss der Erfindung ist auf Fig. 2 gezeigt.
Die Gesamtheit der aus den Rektifikationsorganen D austretenden Dämpfe wird nach einem selbsttätig rückläufigen Kondensator'1 bekannter Art geleitet.
Dieser Kondensator von der Art der Abdampfapparate mit Röhrenbündeln, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zutritt von kaltem Wasser durch die Verdampfung des Kondenswassers geregelt wird, wobei jedes Ausströmen von Dampf ein Fallen des Flüssigkeitsstandes veranlasst, der alsbald durch entsprechenden Zulauf von kaltem Wasser ausgeglichen wird. In diesem Kondensator ist das Kondensationswasser unter gegebenem Drucke im Kochen, aber nicht im Umlauf.
Die Dämpfe, die durch. 12 eintreten, kondensieren sich zum grösseren Teil und ergeben eine Flüssig-
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Beim Austritt aus dem Kompressor strömt der Dampf, der aus einem Gemenge des direkten Dampfes und des zurückgeführten und komprimierten Dampfes besteht, in den Heizkörper E. Der Reiniger ZT führt das Kondensationswasser ab. Ein Teil dieses Wassers wird zurückgeleitet zum Besehicken des Kondensators 1. -
In gewissen Fällen wird die Heizung durch direktes freies Austretenlassen der Dämpfe in den unteren Teil der Kolonne B bewirkt werden (Sehnatterdampf). In andern Fällen wird man, um eine energische Heizung zu erhalten, ohne die Kompression zu hochzutreiben, dem Heizkörper E einen andern Platz anweisen und ihn in einer mittleren Lage der Organe A, B oder C, D anordnen.
Dieser Prozess ist auf alle kontinuierlichen und nichtkontinuierlichen Apparate anwendbar, auf Retorten, auf Extraktionsapparate und im allgemeinen auf alle Apparate mit Verdampfung und Kon- densation.
Es ist besonders angezeigt, für die Destillation alkoholischer Flüssigkeiten von sehr geringem Gehalt, z. B. vergohrener Abwässer von Zellulosefabriken.
In Mehrkörperapparaten können die Kompressoren den Dampf eines Körpers entnehmen, um einen benachbarten Körper oder sogar einen andernApparat zu heizen. So kann in einem kontinuierlichen Weinrektifikationsapparat ein Kompressor, der auf dem Kondensator der Kolonne montiert ist, die Beheizung der Rektifizierkolonne zu bewirken erlauben.
Die Nebsnapparate, wie Druckregler, Zufuhrregler, Kontrollapparate, die üblicherweise an App : 1raten verwendet werden, bleiben auch bei den neuen Einrichtungen unentbehrlich. Unter anderm wird ein Druckregler an dem Kondensator, um die Kondensationstemperatur konstant zu erhalten, stets angewendet werden müssen, wenn man ein möglichst selbsttätiges Funktionieren der Apparate erreichen wird wollen.
In dem Falle, wo die Kopffraktion reines Wasser ist, z. B. bei der kontinuierlichen Rektifikation von Essigsäure, kann in dem Kondensatorgang einfach kaltes Wasser eingespritzt werden.
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In gewissen Fällen kann man in dem Kondensator 1 in Wasser unlösliche Flüssigkeiten verwenden, wenn sich ihre Dämpfe in bezug auf die Kompression wie Wasserdampf verhalten. In diesem Falle muss man beim Au, lauf des R9inigers H eine Dekantiereinrichtung anbringen, die das Wasser von dem unlöslichen Produkt trennt, das man in den Kondensator zurückleitet.