BE577327A

BE577327A -

Info

Publication number: BE577327A
Authority: BE

Description

"WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET DESTILLEREN"

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het destilleren van water, ten einde hieruit zwaar water af te scheiden. Deze werkwijze wordt als regel uit- gevoerd in een aantal afzonderlijke in serie geschakelde kolommen, waarin achtereenvolgens de concentratie van het zware water toeneemt.

In elke trap kunnen meerdere destillatiekolommen in parallel bedrijf worden toegepast, bij voorkeur ge- schiedt dit echter alleen in de eerste of in de eerste en de tweede trap. Deze werkwijze is in principe bekend en beschreven in Chemical Engineering Progress, mei 1954, pag. 221 e. v. en in Angew. Chemie 68,1956, pag. 6 e.v.

Bij de onderhavige werkwijze kan de watervoeding aan de eerste kolom ook in relatief koude toestand worden toegevoerd. De voeding wordt dan bijvoorbeeld aan de top van de eerste kolom ingeleid, waarbij derhalve zonder recti- ficatie in de eerste trap wordt gewerkt. Het is echter ook mogelijk de eerste kolom van een rectificatiesectie te voorzien en de voeding dienovereenkomstig lager in te leiden.

Daar het voedingswater vaak niet zuiver is, kan het voordelig zijn het voedingswater in een voorgeschakelde verdamper te verdampen, de stoom via een met lucht of met koelwater gekoelde condensor geheel of gedeeltelijk te condenseren en dan in de eerste trap in te voeren. Deze werkwijze heeft het voordeel, dat alle vuil in het voedings- water niet in de destillatiekolommen kan doordringen.

Het is nu aan Aanvraagster gebleken, dat bij de onderhavige destillatie en wel voornamelijk in de eerste

trap, voor de herverdamping met voordeel gebruik kan worden gemaakt van hete verbrandingsgassen, die onder in de kolom worden geleid. Bij voorkeur past men voor het produceren van zulke gassen met poedervormige vaste, gasvormige of vloeibare brandstof gestookte branders toe, die in of onder de destillatiekolom zijn opgesteld. De hete gassen geven hun hitte door direct contact met de te destilleren vloei- stof af.

In een bepaalde uitvoeringsvorm zijn één of meer branders in de destillatiekolom zelf aanwezig, ondergedompeld in de bodemvloeistof van de kolom. Op deze wijze wordt de bodemvloeistof verdampt. Uit de bodem en/of van één of meer der onderste schotels wordt het produkt voorde volgende trap afgetapt. De uit de voeding verdampte bestanddelen verlaten tezamen met de verbrandingsgassen de top van de kolom, of wel de uit de voeding verdampte bestanddelen worden geheel of gedeeltelijk gecondenseerd. In het laatste geval kan naast een bodemprodukt ook een vloeibaar topprodukt worden verkregen ; er wordt in dit geval altijd vloeistof over de top van de kolom als reflux teruggevoerd.

In het eerste geval kan men de verdampte bestand- delen met de verbrandingsgassen zonder meer naar de atmosfeer laten ontsnappen ; middel van condensatie kan men er echter drinkwater of ketelvoedingswater uit neerslaan.

De uit de branders stromende hete verbrandings- gassen staan in direct contact met de bodemvloeistof in de kolom en voeren de beschikbare hoeveelheid warmte snel en nagenoeg volledig aan deze vloeistof af.

Bij een andere uitvoeringsvorm zijn de branders opgesteld in een kamer die deel uitmaakt van de destillatie-

kolom en die zich doelmatig onder deze kolom bevindt. Het plafond van deze kamer wordt gevormd door de laatste schotel van de kolom. In deze schotel (verdeelschotel) zijn overlopen aangebracht, via welke vloeistof uit de kolom in de kamer kan stromen, bijvoorbeeld in de vorm van een dichte regen van druppels. Door de hete gassen afkomstig van de branders (die nu niet in vloeistof zijn ondergedompeld) worden de vloeistofdruppels grotendeels verdampt. De verbrandings- gassen tezamen met de gevormde stoom verlaten de kamer aan de bovenzijde via openingen, waardoorheen gassen de kolom kunnen binnentreden.

De door het plafond van de kamer regenende vloei- stof (deze regen dient behoorlijk over het gehele oppervlak te zijn verdeeld) koelt tevens de inhoud van de kamer; bovendien wordt ook een stroom van de vloeistof ter koeling langs de wanden geleid.

De overmaat vloeistof, dus de vloeistof die niet in de kamer wordt verdampt, wordt uit de kamer afgelaten en kan worden gerecirculeerd bijvoorbeeld naar de laagste schotel van de kolom. Het produkt van de kolom kan doelmatig van één van de laagste schotels van de kolom worden afgenomen.

Indien echter met zuivere voeding wordt gewerkt, kan de overmaat vloeistof in de kamer tevens het bodemprodukt van de kolom in kwestie vormen. Indien deze overmaat groter is dan de hoeveelheid bodemprodukt die uit de eerste kolom mag worden afgenomen, dan wordt de rest op dezelfde wijze als boven beschreven gerecirculeerd. Deze circulatie (bijvoorbeeld 10-30%) is vaak noodzakelijk om voldoende herver- damping aan de onderzijde van de kolom te verkrijgen; zonder recirculatie treedt wel herverdamping op, maar ten dele hoger in de kolom, hetgeen meestal minder gewenst is.

Het bodemprodukt van de eerste trap wordt door- gaans ongeveer in het midden van de kolom van de tweede trap ingevoerd, terwijl het gasvormige topprodukt van de tweede trap in de eerste trap wordt teruggeleid. Op overeenkomstige wijze wordt gehandeld voor de volgende trappen.

De toepassing van branders op de bovenbeschreven wijze heeft, behalve de eenvoud van constructie, tevens het voordeel dat de vloeistoffen, die in de kolom aanwezig zijn, ten gevolge van de aanwezigheid van de relatief lichte verbrandingsgassen, onder een lagere druk (partiële druk) destilleren, dan het geval zou zijn in een kolom die onder atmosferische druk werkt. Men geniet dus de voordelen ver- bonden aan het destilleren onder toepassing van vacuüm.

Indien voorverdamping ter reiniging van het voeding6- water voor de eerste trap wordt toegepast, kan men doelmatig de verdamping uitvoeren door direct contact met hete ver- brandingsgassen, dus bijvoorbeeld met behulp van in de vloei- stof ondergedompelde branders.

Wanneer de voeding van de eerste kolom niet zuiver is, wordt het produkt en/of de bodemvloeistof van de eerste trap gereinigd (verwijdering van zout en dergelijke; ver- wijdering van algen met bijvoorbeeld kalk zal men vaak reeds v66r de voedinginlaat toepassen).

Bij een geschikte uitvoering van de onderhavige werkwijze kan in de eerste trap een kolom met 80 tot 100 schotels (bij voorkeur schotels van het type beschreven in het Ned. octrooi 86.344) worden toegepast.

De'uitvinding heeft mede betrekking op een destil- latiekolom, die bij de onderhavige werkwijze in de eerste

trap zou kunnen worden toegepast. Het toepassingsgebied van de kolom is echter niet beperkt tot de destillatie van water ; in principe kan de kolom-constructie ook voor andere destillatie bijvoorbeeld voor de destillatie van koo@water- stofmengsels of voor destillaties in de chemische techniek worden toegepast.

Bij bekende kolommen wordt als constructiemateriaal metaal toegepast. Bij de onderhavige kolom kan de wand in plaats van uit metaal uit gewapend beton zijn vervaardigd.

In beide gevallen (metaal en beton) kan de wand van een voering zijn voorzien, die het constructiemateriaal tegen corrosie beschermt.

De schotels, die bijvoorbeeld uit niet-roestend staal kunnen bestaan, zijn bevestigd aan één of meer dragende kolommen (hierna dragers genoemd), die op de bodemconstructie van de destillatiekolom steunen. De schotels zijn tegen de wand van de destillatiekolom afgedicht.

Indien een kolom met kamer wordt toegepast, zoals in het voorafgaande werd aangegeven, wordt de onderste schotel als verdeelschotel met een hoge vloeistof "hold-up" uitgerust, ten einde te verzekeren, dat de vloeistof zo gelijkmatig mogelijk over de dwarsdoorsnede verdeeld naar de eronder liggende kamer stroomt. In deze kamer monden de branders uit, die voor de herverdamping van de vloeistof zorgen. De verdeelschotel bezit openingen omgeven door zich naar boven toe uitstrekkende opstanden; deze opstanden verhinderen dat vloeistof, die op de schotel staat, onmid- dellijk door de openingen naar beneden vloeit. Indien er zich voldoende vloeistof op de schotel bevindt, loopt de vloeistof over de randen van de opstanden via de openingen naar de kamer.

Bij voorkeur heeft men ten minste twee stelsels opstanden met verschillende hoogten boven de schotel.

De dragers zijn bij voorkeur hol uitgevoerd, zodat de voeding via de holle dragers op de voedingverdeelschotel kan worden gebracht. Daar de dragers ook door de kamerruimte lopen, verdient het aanbeveling, de dragers over dit gedeelte met een concentrische buis te omhullen en de voeding in dit concentrische stuk binnen te leiden. Aan de voet van de drager staat de inwendige holle ruimte van de drager in verbind@@g met de concentrische omhulling. De voeding stroomt nu eerst aan de buitenzijde van de drager naar beneden en vervolgens binnen in de drager omhoog tot aan de voeding- verdeelschotel. De concentrische buis zal in het algemeen nog met een laag vuurvaste steen tegen de hete verbrandings- gassen worden beschermd.

De kamer voor de herverdamping bevindt zich direct onder de laagste schotel van de kolom.

In de bijgaande tekening is een inrichting voor het destilleren van water volgens de uitvinding weergegeven.

In fig. 1 is een verticale doorsnede getekend, waarin (1) de in beton uitgevoerde wand van de destillatie- kolom voorstelt; deze wand kan echter ook van ijzer of staal zijn vervaardigd. Met (2) is de kamer aangeduid, waarop 16 branders (3) uitmonden. Het plafond van kamer (2) wordt gevormd door de verdeelschotel (4).

In de kolom bevinden zich 100 schotels (5), die van roosterstaven en zogenaamde "calming" secties zijn voorzien. Deze schotels zijn bevestigd aan en steunen op 9 holle dragers (6), welke op hun beurt rusten op de bodem- constructie van de destillatiekolom.

De vloeistofinvoer vindt plaats bij (7), gaat van daar door om de holle dragers aangebrachte concentrische buizen (8) naar beneden en vervolgens via de ruimten in de holle dragers omhoog naar een verdeelschotel (9), die zich aan de top van de destillatiekolom bevindt.

De figuren 2a en 2b hebben betrekking op één der schotels van de destillatjekolom. In de figuren 3a, 3b en 3c is de topverdeelschotel (9) in detail weergegeven.

De onderste verdeelschotel (4) is nog uitvoerig getekend in de figuren 4a, 4b en 4c.

De detailtekeningen spreken voor zichzelf en behoeven derhalve wel geen nadere toelichting meer.

Vloeistof uit de bodem van de kamer kan bij (10) worden afgevoerd en naar één der schotels, bij voorkeur de verdeelschotel (4), terug worden gevoerd. Het vloeibare bodemprodukt van de kolom wordt als regel van één der onderste schotels, echter meestal niet van de verdeelschotel, afgenomen en naar de volgende destillatietrap geleid.

Claims

C O N C L U S I E S 1. Werkwijze voor het concentreren van zwaar water door destillatie van water in een destillatiekolom, waarbij herverdamping wordt toegepast, met het kenmerk, dat de herverdamping geschiedt met behulp van hete verbrandings- gassen, die onder in de kolom worden geleid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de herverdamping geschiedt met behulp van één of meer <Desc/Clms Page number 9> branders voor gassen, fijn verdeelde vloeibare brandstof of poedervormige vaste brandstof, waarvan de vlam uitmondt onder het oppervlak van de zich onderin de kolom verzamelende of bevindende vloeistof.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de herverdamping geschiedt in een kamer, die zich aan de onderzijde van, bij voorkeur onder, de destillatie- kolom bevindt, welke kamer vloeistof van de onderzijde van de destillatiekolom ontvangt, alsmede hete verbran- dingsgassen, bijvoorbeeld doordat deze gassen aldaar worden geproduceerd.

Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men de vloeistof als een dichte gelijkmatige regen aan de bovenzijde van de kamer inleidt en de verbrandings- gassen met behulp van aan de buitenzijde opgestelde, binnen de kamer uitmondende branders opwekt.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 2-4, met het ken- merk, dat een hoeveelheid vloeistof onderuit de kolom of uit de vermelde kamer wordt gerecirculeerd naar één van de onderste schotels, bij voorkeur de onderste schotel, van de kolom.

6. Werkwijze voor het concentreren van zwaar water door destillatie van water in een destilla@iekolom, waarbij het voedingswater voor de kolom eerst wordt verdampt, met het kenmerk, dat de vddrverdamping geschiedt met behulp van hete verbrandingsgassen, die door de vloeistof in de <Desc/Clms Page number 10> vóórverdamper worden geleid, in het bijzonder met behulp van ondergedompelde branders, en dat de ont- wikkelde gassen en dampen naar de kolom worden geleid.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk., dat de gassen en dampen door een met lucht of met water ge- koelde condensor worden geleid, althans gedeeltelijk worden gecondenseerd en dat het vloeistof-gas-mengsel naar de kolom wordt geleid.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de gassen en dampen door een met lucht of met water ge- koelde condensor worden geleid, waarbij alle of vrijwel alle waterdamp wordt gecondenseerd, waarna alleen het gevormde water, bij voorkeur op het kookpunt, in de kolom wordt gevoerd.

9. Inrichting voor het destilleren van mengsels, in het bijzonder van water uitgerust met een destillatiekolom, met het kenmerk, dat de wand van de destillatiekolom in gewapend beton, al dan niet voorzien van een bekleding, die het beton tegen corrosie en/of hoge temperaturen be- schermt, is uitgevoerd.

10. Inrichting voor het destilleren van mengsels, in het bijzonder van water, met het kenmerk, dat de inrichting wordt gevormd door de combinatie van een destillatie- kolom en een ruimte onder deze kolom, waarop één of meer branders voor de verbranding van gas of fijn verdeelde vloeibare of vaste brandstof uitkomen, waarbij de vlam <Desc/Clms Page number 11> van de branders uitmondt in de zich in deze ruimte bevindende of verzamelende vloeistof.

11. Inrichting voor het destilleren van mengsels, in het bijzonder van water, met het kenmerk, dat de inrichting wordt gevormd door de combinatie van een destillatie- kolom en een kamer, die zich aan de onderzijde van de kolom bevindt, waarbij de kamer enerzijds in verbinding staat met de kolom, zodanig dat vloeistof uit de kolom in de kamer kan stromen en waarbij anderzijds één of meer branders voor de verbranding van gas of fijn ver- deelde vloeibare of vaste brandstof op deze kamer uit- monden dan wel zich in deze kamer bevinden.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de kamer zich onder de kolom bevindt, dat het plafond van de kamer wordt gevormd door de onderste schotel van de kolom en dat de brander of branders zijdelings rondom de kamer is of zijn opgesteld.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de onderste schotel als vloeistofverdeelschotel is uitge- voerd.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de verdeelschotel openingen met opstanden bezit, waarover de vloeistof van de schotel naar beneden kan vloeien en waarbij de opstanden tot ten minste twee stelsels be- horen, die een verschillende hoogte boven de schotel bezitten. <Desc/Clms Page number 12>

15. Inrichting voor het destilleren van mengsels, in het bijzonder van water, uitgerust met een destillatie- kolom voorzien van een aantal schotels, met het kenmerk, dat de schotels zijn bevestigd aan één of meer dragende kolommen, die op de bodemconstractie van de destillatie- kolom rusten.

16. Inrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de dragende kolommen hol zijn uitgevoerd, enerzijds zijn aangesloten op de toevoerleiding van de te destil- leren voeding en anderzijds uitmonden op ten minste één voedingverdeelschotel.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk,dat de aansluiting aan de toevoerleiding zich aan de onder- zijde en de uitmonding op de verdeelschotel zich aan de bovenzijde van de destillatiekolom bevindt.

18. Inrichting volgens conclusie 16 of 17 in combinatie met één der conclusies 11-14, met het kenmerk, dat er om de holle drager - ten minste gerekend over het ge- deelte dat zich in de kamer bevindt - een concentrische buis is aangebracht, die aan het boveneinde op de toe- voerleiding van de voeding aansluit en aan het ondereinde met de holle binnenruimte van de drager in verbinding staat, zodanig dat de vloeistof uit de voedingleiding door de concentrische buis omlaag en van het ondereinde af binnen de holle drager omhoog kan stromen.

19. Werkwijze voor het destilleren van mengsels in <Desc/Clms Page number 13> een destiLlatiekolom, waarbij herverdamping wordt toe- gepast, met het kenmerk dat de herverdamping geschiedt door direct contact van de te verdampen vloeistof met hete verbrandingsgassen, die onderin de kolom of in een ruimte, die met de onderzijde van de kolom in ver- binding staat, worden geleid.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat vloeistof onderuit de kolom of uit een mimte, die met de onderzijde van de kolom in verbinding staat en waarin de verbrandingsgassen worden ingevoerd, wordt gerecir- culeerd naar één van de onderste schotels, bij voorkeur de onderste schotel van de kolom.

21. Inrichting voor het destilleren van mengsels bevattende een destillatiekolom, gekenmerkt door een toevoerleiding voor hete verbrandingsgassen, die aan de onderzijde van de kolom in de kolom of in een ruimte, die met de onder- zijde van de kolom in verbinding staat, uitmondt.

22. Inrichting volgens conclusie 21, gekenmerkt door een leiding waardoorheen vloeistof van de bodem van de kolom of van de vermelde ruimte naar één of meer der onderste schotels, bij voorkeur naar de onderste schotel, van de kolom kan worden geleid of gepompt.