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" APPAREIL De DISTILLATION "
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L'invention est relative à un appareil de distillation ou de rectification pour être utilisé dans des processus de rectification, par exemple, ou semblables, où un mélange de vapeurs s'écoule en remontant une colonne où il est amené en contact avec un liquide qui s'écoule vers le bas, en sorte que la vapeur après contact avec le liquide, est extraite du tronçon supérieur de la colonne tandis que le liquide s'écoule du bas de la colonne.
Dans des processus de rectification ou similaires, tels que définis plus haut, il est souvent important d'obtenir un effet de séparation satisfaisant avec un minimum de perte de pression. Ceci s'applique particulièrement aux distilla- tions dans le vide. Les colonnes à plateaux à cloches ne satisfont pas à cette exigence parce que le courant de vapeur, lorsqu'il passe à travers le liquide, subit une perte de pression considérable. Avec de faibles charges, la colonne du type à empilage de corps subit une perte de pression plus faible que la colonne à plateaux à cloches, mais elle ne donne pas lieu à des effets de séparation suffisants à ces faibles charges.
Comme le liquide et la vapeur sont autorisa à avoir des cours différents à travers divers canaux, ils se trouvent empêchés ainsi d'être soumis à des échanges continus; ceci étant duux passages aisés donnés aux bords, l'effet do ceux-ci est particulièrement grand avec les petites quantité* de liquide associées à la distillation sous vide.
L'objet principal de la présente invention est de procurer une colonne dans laquelle l'écoulement de vapeur peut être
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--:!':..4. 3 w â:'.â 1I/:'e.s¯e ;*:..:1 lr-1é5 liz iw. C.i..: âvi.# ..à.;e) p4r cr.3éqent, grand degré de turbulence, et la vetreur est sise en contact intime avec le liquide, en obtenait ainsi le même effet d'échange.
Suivant la présente invention, on procure une colonne de distillation ayant un trajet vertical ou à peu près vertical pour les liquides, dans laquelle l'espace de la colonne est occupé par des plaques ou des déflecteurs à parois minces espa- cées les unes des autres, et où une admission de liquide est prévue au sommet en sorte que le liquide puisse s'écouler en descendant le long des plaques ou des déflecteurs en une couche mince, caractérisée en ce que des orifices d'échappement pour la vapeur sont prévus autour de l'enveloppe de la colon- ne en dessous des bords des plaques au sommet de la colonne, ces orifices d'échappement étant dimensionnés en sorte de permettre un échappement sensiblement non restreint de la vapeur à grande vitesse,
cette vapeur quittant l'espace de la colonne par les intervalles latéraux entre ces bords.
Pour obtenir un fonctionnement à bon rendement, les pertes de pression doivent être réduites à un minimum, en sorte que l'aire de l'orifice d'évacuation de vapeur doit être faite aussi grande que l'aire effective en section transversale de la colonne. En maintenant un courant de liquide sous forme d'un film mince d3 grande étendue super- ficielle, et une grande vitesse d'écoulement de vapeur, et une grande turbulence, on obtient un échange maximum dans l'écoulement à contre-courant.
L'admission du liquide doit être agencée à la partie supérieure de la colonne et nécessite une certaine quantité d'espace dans tous les cas. Si les vapeurs sont comprimée mu doivent passer sous une forme ou une autre à travers un film de liquide qui tombe librement, le liquide est emmené
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avec elles et une distribution uniforme est gênée.
Dans la présente invention, des gouttes de liquide tondent sur le* plaques ou déflecteurs verticaux, de préférence à partir d'un plateau horizontal perforé qui constitue la tête do la colonne, Tout en adhérant aux plaques , le liquide s'écoule vors le bas dans un courant de vapeur, et son adhérence aux déflec- teurs l'empêche d'être entraîné. L'orifice d'évacuation en dessous du bord supérieur des plaques ou déflecteurs est ainsi un facteur décisif pour l'exploitation complète des avantages considérables offerts par les piles verticales de plaques où agit de la vapeur à grande vitesse.
Pour assurer que le liquide s'écoule en descendant le long des plaques et ne tombe pas par gouttes entre celles-ci, la partie de bord supérieur de chaque plaque au sommet de la colonne est de préférence inclinée. Ces parties inclinées dont chacune s'infléchit vers la plaque voisine d'un c8té, servent à protéger ou à recouvrir les espaces entre les pla- ques. Le liquide qui tombe doit frapper ces parties inclinées et ainsi s'écouler en descendant le long des plaques.
Le dessin annexé montre schématiquement un mode de construction possible d'une colonne de rectification suivant l'invention. Comme montré au dessin, 1 représente l'orifice d'admission pour le liquide à soumettre au reflux, 2 le plateau perforé au travers duquel le liquide s'écoule vers le bas sur les plaques 3. Le mélange de vapeur provenant du chapiteau ( non montré) arrive dans la colonne depuis le bas, en 4, et la vapeur fractionnée s'échappe par les ouvertures 5 formant une évacuation à partir de la colonne dansal chemise de vapeur 6 qu'elle quitte par l'orifice d'évacuation 7. Le chiffre de référence 7 montre un empilage de plaques qui
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peuvent, par sxarp3.e3 foraor un angle droit avec losempila- ces YolJ1u.
L03 oearouroo pouvant atre prinwrs sur tout
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le pourtour de la colonne comme dans la chemise 6, et le mélange de vapeurs ne doit pas ainsi s'écouler aussi haut que le sommet de la colonne, mais s'en va par les inte valles latéraux aux extrémités des plaques 3.
Les plaques peuvent être de tale de fer, de métal non ferreux, d'alliages, de matière plastique, de matériaux céramiques, de bois ou de matières textiles. Elles peuvent être nervurées horizontalement ou verticalement, être per- forées ou réticulaires, ou bien elles pouvent être arrangée en surfaces parallèles.
Si c'est nécessaire, des disques étroits peuvent être placés entre les empilages de plaques,la périphérie de ces disques étant en contact avec la paroi de la colonne, pour, si nécessaire, empêcher le liquide aux points de jonction des empilements d'être chassé contre la paroi extérieure de la colonne par le courant de vapeur.
Comme les plaques sont à une certaine distance l'une de l'autre, le trajet de diffusion de la vapeur à la rurface du liquide peut être adapté à la valeur mathématique optima dans toutes les parties de la colonne. Le liquide guidé le long des plaques est incapable de s'échapper du trajet voulu, c'est-à-dire que les régions de bordure n'offriront pas de passages indésirables puisque toutes les surfaces présentes dans la chambre de la colonne sont verticales, et il n'y a pas de facteur faisant que le liquide s'écoule vers le bas le long des parois de la colonne plutêt qu'ailleurs. La perte de pression subie par la vapeur dans son parcours à travers la colonne est faible, même aux grandes vitesses.
Cosse il est important que le liquide soit distribué également sur les plaques, il sera amené sur ces dernières
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pzr ua pitteau perforé, urrs "roM" ou un dizfflitît distri-
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buteur qui les entoure. Pour empêcher le liquide de tomber entre les plaques dans le courant de vapeur, le bord supé- rieur de chaque plaque de l'empilage supérieur est recourba vers la plaque voisine, en sorte que l'espace entre chaque plaque et la plaque voisine est dans chaque cas couvert do telle manière que le liquide est forcé de descendre en suin- tant le long des parois des plaques.
La vapeur s'échappe par les ouvertures prévues dans la paroi de la colonne et en dessous des bords supérieurs de l'empilage supérieur des plaques dans une chemise à vapour, en sortant des intervalles entre les plaques 3 pour pénétrer dans la chemise, assurant ainsi que l'alimentation en vapeur n'est pas troublée par les tourbillons de vapeur.
Pour empêcher le liquide de s'accumuler à l'extrémité inférieure de la colonne, le bord inférieur des plaques de l'empilage inférieurest coupé obliquement et pourvu au besoin d'un petit ressaut ou bord relevé en sorte que le liquide est guidé latéralement hors du courant de vapeur sur la paroi de la colonne.
Pour assurer que le liquide est distribué aussi uniformé- ment que possible dans sa marche vers le bas, les empilages de plaques, au lieu d'être disposés parallèlement les uns aux autres, peuvent former l'un avec l'autre un angle conve- nable dans chaque cas, autour de l'axe vertical aussi.
On a trouvé que les colonnes de ce modèle peuvent être exploitées avec des vitesses de vapeur de 4 mètres par secon- de et au delà à la pression atmosphérique, et de 10 mètres par seconde et davantage sous vide, sans subir une perte de pression de plus qu'En ou deux mm de mercure par mètre. Le diarètre de la colonne peut par conséquent être plus petit qu* celui d'une colonne correspondant* à pilage de corps.
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En ce qui concerne l'efiet de séparation par unit4 de volume de la chambre de la colonne, celui qu'assure la nou- velle colonne ( si l'on a fait choix d'un nombre convenable de plaques) dépasse celui donné par une colonne du type à corps empilés, travaillant de manière normale en dehors des avanta- ges du premier type de colonne, comparativement au dernier.
La hauteur plus grande nécessaire pour la "colonne à plateau distributeur" est plus que contrebalancé par la moindre perte de pression ( qui permet d'adopter des températures de puits plus faibles en sorte que le produit souffre relativement moins), et par le diamètre plus petit. La nouvelle colonne permet ainsi de réaliser des rectifications auxquelles on ne peut procéder dans des colonnes du type connu, qui travaillefit avec une plus grande perte de pression.
REVENDICATIONS
1. Colonne de distillation ayant un trajet vertical ou à peu près vertical pour le liquide, dans laquelle l'espace de la colonne est occupé par des plaques ou des déflecteurs à parois minces espacées verticalement et où une admission de liquide est prévue au sommet en sorte que le liquide puisse couler en descendant le long des plaques ou déflecteurs en une couche mince, caractérisée en ce que des orifices d'évacuation pour la vapeur sont prévus tout autour de l'en- veloppe de la colonne en dessous des bords des plaques au sommet de la colonne, ces orifices d'évacuation étant dimen- sionnés pour permettre un écoulement sensiblement sans res- trictions de la vapeur à grande vitesse qui quitte l'espace de la colonne par les intervalles latéraux entre lesdits bords.
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:. a3cn de distillation suivant la revendication 1, àanà la.l!. lt ,!\1U.. ou déflecteurs 3o.-it divisas horizon- 1t1Mw; tt...:-. :o:"t;),,- DJ#I)nt âs ':"0 a d '¯-pila".
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"DISTILLATION APPARATUS"
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The invention relates to a distillation or rectification apparatus for use in rectification processes, for example, or the like, where a mixture of vapors flows upward up a column where it is brought into contact with a liquid which. flows downwards, so that the vapor after contact with the liquid, is withdrawn from the upper section of the column while the liquid flows from the bottom of the column.
In grinding or similar processes, as defined above, it is often important to achieve a satisfactory separation effect with a minimum of pressure loss. This particularly applies to vacuum distillations. Bell tray columns do not meet this requirement because the vapor stream, as it passes through the liquid, experiences a considerable pressure loss. At low loads, the body stack type column experiences a lower pressure loss than the bell tray column, but it does not give sufficient separation effects at these low loads.
As liquid and vapor are allowed to have different courses through various channels, they are thus prevented from being subjected to continuous exchange; this being due to the easy passages given to the edges, the effect of these is particularly great with the small amounts of liquid associated with vacuum distillation.
The main object of the present invention is to provide a column in which the flow of vapor can be
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In accordance with the present invention, there is provided a distillation column having a vertical or nearly vertical path for liquids, in which the column space is occupied by thin-walled plates or baffles spaced apart from each other. , and where a liquid inlet is provided at the top so that the liquid can flow downward along the plates or baffles in a thin layer, characterized in that exhaust ports for the vapor are provided around the envelope of the column below the edges of the plates at the top of the column, these exhaust openings being dimensioned so as to allow a substantially unrestricted escape of the steam at high speed,
this vapor leaving the space of the column by the lateral intervals between these edges.
To achieve efficient operation, pressure losses should be kept to a minimum, so that the area of the steam outlet should be made as large as the effective cross-sectional area of the column. . By maintaining a stream of thin film liquid with a large surface area, and a high vapor flow rate, and high turbulence, maximum exchange in the countercurrent flow is obtained.
The liquid inlet must be arranged at the top of the column and requires a certain amount of space in any case. If the vapors are compressed mu have to pass in one form or another through a film of freely falling liquid, the liquid is taken away
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with them and uniform distribution is hampered.
In the present invention, drops of liquid shear on the vertical plates or baffles, preferably from a perforated horizontal plate which forms the head of the column. While adhering to the plates, the liquid flows downward. in a stream of steam, and its adhesion to the baffles prevents it from being entrained. The discharge port below the top edge of the plates or baffles is thus a decisive factor in fully exploiting the considerable advantages offered by vertical stacks of plates in which steam acts at high speed.
To ensure that the liquid flows downward along the plates and does not drop in between them, the upper edge portion of each plate at the top of the column is preferably tilted. These inclined parts, each of which bends towards the neighboring plate on one side, serve to protect or cover the spaces between the plates. The falling liquid must hit these inclined parts and thus flow downward along the plates.
The appended drawing shows schematically a possible method of construction of a rectification column according to the invention. As shown in the drawing, 1 represents the inlet opening for the liquid to be refluxed, 2 the perforated plate through which the liquid flows downwards onto the plates 3. The vapor mixture coming from the marquee (not shown) arrives in the column from the bottom, at 4, and the fractionated vapor escapes through the openings 5 forming an outlet from the column in the vapor jacket 6 which it leaves through the outlet port 7. Reference numeral 7 shows a stack of plates which
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can, by sxarp3.e3 foraor a right angle with losempila-ces YolJ1u.
L03 oearouroo can be taken on everything
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the circumference of the column as in the jacket 6, and the mixture of vapors should not thus flow as high as the top of the column, but go through the lateral spaces at the ends of the plates 3.
The plates may be of iron, non-ferrous metal, alloys, plastics, ceramic materials, wood or textiles. They can be ribbed horizontally or vertically, be perforated or reticular, or they can be arranged in parallel surfaces.
If necessary, narrow discs can be placed between the stacks of plates, the periphery of these discs being in contact with the wall of the column, to, if necessary, prevent liquid at the junction points of the stacks from being driven against the outer wall of the column by the vapor stream.
Since the plates are some distance from each other, the vapor diffusion path at the surface of the liquid can be matched to the optimum mathematical value in all parts of the column. Liquid guided along the plates is unable to escape the intended path, i.e. the border regions will not provide undesirable passageways since all surfaces in the column chamber are vertical, and there is no factor causing the liquid to flow downward along the walls of the column rather than elsewhere. The pressure loss undergone by the steam as it travels through the column is small, even at high speeds.
Lug it is important that the liquid is distributed evenly on the plates, it will be brought on them
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pzr ua pitteau perforated, urrs "roM" or a dizfflitît distributed
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goalscorer around them. To prevent liquid from falling between the plates in the vapor stream, the top edge of each plate in the upper stack is curved towards the neighboring plate, so that the space between each plate and the neighboring plate is within. each case covered in such a way that the liquid is forced to seep down along the walls of the plates.
The vapor escapes through the openings provided in the wall of the column and below the upper edges of the upper stack of plates in a vapor jacket, exiting the gaps between the plates 3 to enter the jacket, thus ensuring that the steam supply is not disturbed by the steam eddies.
To prevent liquid from accumulating at the lower end of the column, the lower edge of the bottom stack plates are cut obliquely and provided with a small protrusion or raised edge if necessary so that the liquid is guided laterally out. of the vapor stream on the wall of the column.
To ensure that the liquid is distributed as evenly as possible in its downward course, the stacks of plates, instead of being arranged parallel to each other, can form an appropriate angle with each other. nable in each case, around the vertical axis too.
It has been found that the columns of this model can be operated with vapor velocities of 4 meters per second and above at atmospheric pressure, and 10 meters per second and more under vacuum, without suffering a pressure loss of more than En or two mm of mercury per meter. The diareter of the column may therefore be smaller than that of a column corresponding to body crushing.
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Regarding the separation efiet per unit4 volume of the column chamber, that provided by the new column (if a suitable number of plates has been chosen) exceeds that given by a column of the stacked body type, working in a normal manner outside the advantages of the first type of column compared to the last.
The greater height required for the "distributor plate column" is more than offset by the lower pressure loss (which allows for lower well temperatures to be adopted so that the product suffers relatively less), and by the larger diameter. small. The new column thus makes it possible to carry out rectifications which cannot be carried out in columns of the known type, which work with a greater loss of pressure.
CLAIMS
1. Distillation column having a vertical or approximately vertical path for the liquid, in which the space of the column is occupied by thin-walled plates or baffles spaced vertically apart and in which a liquid inlet is provided at the top in so that the liquid can flow down along the plates or baffles in a thin layer, characterized in that outlets for the vapor are provided all around the casing of the column below the edges of the plates at the top of the column, these outlets being dimensioned to allow a substantially unconstrained flow of the high velocity steam which leaves the space of the column through the lateral gaps between said edges.
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:. a3cn distillation according to claim 1, àanà la.l !. lt,! \ 1U .. or deflectors 3o.-it divisas horizon- 1t1Mw; tt ...: -. : o: "t;) ,, - DJ # I) nt âs ':" 0 a d' ¯-pila ".