vorrichtung zum Abtrennen von mindestens einer Komponente aus einem Gemisch.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von mindestens einer Kom- ponente aus einem in einer Phase vorliegen- den Gemisch mit Hilfe einer andern Phase, welche Vorrichtung so betrieben werden kann, dass nicht nur die beiden Phasen lm Gegenstrom zueinander geführt und in Kontakt miteinander gebraeht werden, sondern dass auch die Phasenströme während der Kontaktnahme in getrennt geführte Teilstrome aufgeteilt sind. Die Erfindung besteht darin, dass die Innenwandung der Teilströme führenden Leitungen mit einem Mittel versehen ist, welches ihre Benetzbarkeit in bezug auf die Innenwand einer nicht damit versehenen Leitung erhöht.
Unter einer Phase ist dabei ein homogenes System zu verstehen, in welchem keine makro skopischen Grenzfläehen als Orte physikalisch- chemischer Diskontinuitäten auftreten.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigen :
Fig. 1 eine Trennvorriehtung,
Fig. 2 ein Rohr aus dem Rohrbündel mit einer Stoffeinlage.
Die Trennvorrichtung nach Fig. l dient zum Trennen von einer Komponente aus einem Gemisch mittels Destillation. Sie hat ein Bündel von Rohren 11, von denen nur zwei dargestellt sind. Die Rohre sind so nahe wie möglich nebeneinander über den ganzen Querschnitt der Säule- 10 verteilt angeordnet. Diese Rohre sincl gasdicht durch die Böden 12, 13 und 14 hindurchgeführt und werden durch die Zwischenboden 15 gestützt. Am untern Ende der Trennsäule 10 ist der Sammelraum 16 über der Blase 17 für das zu destillierende Gemisch aus Gas oder Dampf mit der elek- trischen Widerstandsheizung 18 und dem abschliessbaren Einfüllstutzen 19.
Zwischen dem Raum 16 und dem Rohrbündel sind Siebböden 20 vorgesehen, zwischen denen zum gleichmässigen Verteilen des zuströmenden Gases oder Dampfes auf alle Rohre 11 des Bündels eine Füllkörpersehieht 21 vorgesehen ist. Wäre die Trennvorrichtung als Absorptionssäule ausgebildet, so wäre der Raum 16 am untern Ende der Säule mit einem abschliessbaren Flüssigkeitsabla# und einer Zufuhrleitung für das Gasgemiseh versehen.
Das Rohrbündel 11. durchquert den Raum 22, der mit einem Zufluss 23 und einem Ab flu# 24 für ein Kühlmittel versehen ist. Am obern Ende der Rohre 11 des Rohrbündels ist jedes Rohr mit einer Drosselstelle 25 versehen, die als Kapillare ausgebildet ist, welche eine gegenüber der lichten Weite der Rohre 11 stark verkleinerte Bohrung aufweist. Die Ka pillaren 25 münden in den Raum 26, der mit einem Abzugsrohr 27 versehen ist, welches mittels eines Ventils 28 gedrosselt werden kann.
Der Dampf, der aus der Blase 17 in die Trennsäule 10 eintritt, steigt in den Rohren 11 hoch. Da, wo das Rohrbündel den Kühlraum 22 durchquert, wird der Dampf in jedem Rohr so weit abgekühlt, dass die schwerer flüchtigen Komponenten kondensieren und als
Flüssigkeit längs. der innern Wandung der
Rohre herabfliessen. Die leichteste Komponente wird dem Dampfgemiseh mittels der Kapilla- ren 25 entnommen, indem im Raum 26 ein etwas geringerer Druck aufrechterhalten wird als am obern Ende der Rohre 11 des Rohrbündels.
Das herabfliessende Kondensat und der aufsteigende Dampf stellen zwei versehiedene Phasen dar und stehen auf der ganzen Länge des Rohrbündels in jedem Rohr 11 miteinander im Austausch, und es ist wesentlich, dass die Flüssigkeit die Rohrinnenwand vollständig benetzt und nicht in einzelnen Strähnen oder Tropfen herunterläuft. Die Benetzbarkeit hängt von der Grenzflächenspannung der Flüsigkeit gegen die Rohrinnenfläehe ab.
Schwierigkeiten infolge schlechter Netzfähigkeit zeigen sieh nur bei relativ wenigen für Destillation oder Absorption in Frage kommenden Flüssigkeiten, so hauptsächlich bei Wasser.
Oft ist Unbenetzbarkeit nur eine Folge von Oberflächen Verunreinigungen (z. B. durch Wasser unbenetzbare Metalloberfläehen). Eine mechanische oder cheinische Reinigung kann zuweilen Abhilfe schaffen, doch besteht immer die Gefahr, dass die Benetzbarkeit durch langsame Verschmutznng der Oberfläche während des Betriebes wieder nachlässt. Gewähr für dauernde gute Benetzung bieten dagegen folgende beide Methoden :
Einmal können Einlagen aus Gewebe vargesehen sein. Das sich. der innern Rohrwand enganschmiegende Gewebe kann aus Fasern aller Art, z. B. aus Baumwolle, Seide, einem Kunststoff, Glas oder auch aus Metalldrähten bestehen.
Die erhöhte Benetzbarkeit ist zur Hauptsache auf die im Gewebe kapillar zu rückgehaltene Flüssigkeit zurückzuführen.
In ähnlichem Sinne, jedoch viel weniger stark, wirkt eine mechanische oder chemische Ober flächenaufrauhung.
Die Auskleidung von Bohren durch Gewebe erfolgt am einfachsten durch Einziehen von Bändern, deren Breite dem Rohrumfang gleich ist. Das Gewebe könnte aber auch als
Schlauch ausgebi-ldet sein.
In Fig. 2 ist das Rohr 31 im Längsschnitt dargestellt und mit einer Einlage 32 aus Gewebe versehen. Damit die Einlage 32 auch im trockenen Zustand an der Rohrinnenwand haftet, ist eine Feder 33 vorgesehen, die in steilgängigen Windungen die Einlage an die Innenwand des Rohres anpresst. Die Einlage 32 könnte auch durch ein in der herabflie ssenden Phase nicht lösliches Klebemittel be festigt werden.
Zweitens kann die Benetzbarkeit durch Änderung der Oberfläehenbeschaffenheit erhöht werden, z. B. durch Erzeugung eines benetzbaren, nicht abwaschbaren Oberflächen- films mit chemischen Mitteln oder durch Auf- bringen einer dünnen Schicht eines benetz- baren Stoffes, z. B. Wasserglas. Eine Aluni- niumoberfläche kann auch durch Behandlung mit Wasserglas eine Aluminiumsilikatschieht erhalten. Ebenso kann durch Erzeugung einer Oxydschicht des Rohrmetalles die Benetzbarkeit erhöht werden.
Durch Ausfällen einer Viskosespinnlösung kann auf der Innenwand der Rohre eine Cellulosehaut erzeugt werden.
device for separating at least one component from a mixture.
The invention relates to a device for separating at least one component from a mixture present in one phase with the aid of another phase, which device can be operated in such a way that not only the two phases are guided in countercurrent to one another and brought into contact with one another but that the phase currents are also divided into separate partial currents during contact. The invention consists in that the inner wall of the lines carrying partial flows is provided with a means which increases its wettability with respect to the inner wall of a line not provided with it.
A phase is to be understood as a homogeneous system in which no macroscopic interfaces occur as locations of physical-chemical discontinuities.
An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.
Show it :
1 shows a separating device,
2 shows a tube from the tube bundle with a fabric insert.
The separating device according to FIG. 1 serves to separate a component from a mixture by means of distillation. It has a bundle of tubes 11, only two of which are shown. The tubes are arranged as close to one another as possible over the entire cross section of the column 10. These tubes are passed gas-tight through the floors 12, 13 and 14 and are supported by the intermediate floor 15. At the lower end of the separation column 10 is the collecting space 16 above the bladder 17 for the mixture of gas or vapor to be distilled with the electrical resistance heater 18 and the lockable filler neck 19.
Between the space 16 and the tube bundle, sieve trays 20 are provided, between which a filler element 21 is provided for uniformly distributing the inflowing gas or steam to all tubes 11 of the bundle. If the separation device were designed as an absorption column, the space 16 at the lower end of the column would be provided with a lockable liquid outlet and a supply line for the gas mixture.
The tube bundle 11 traverses the space 22, which is provided with an inlet 23 and an outlet flow # 24 for a coolant. At the upper end of the tubes 11 of the tube bundle, each tube is provided with a throttle point 25, which is designed as a capillary which has a bore that is greatly reduced compared to the inside diameter of the tubes 11. The capillary 25 open into the space 26, which is provided with an exhaust pipe 27 which can be throttled by means of a valve 28.
The steam that enters the separation column 10 from the bubble 17 rises in the tubes 11. Where the tube bundle passes through the cooling space 22, the steam in each tube is cooled to such an extent that the less volatile components condense and as
Liquid lengthways. the inner wall of the
Pipes flow down. The lightest component is removed from the vapor mixture by means of the capillaries 25 by maintaining a slightly lower pressure in the space 26 than at the upper end of the tubes 11 of the tube bundle.
The condensate flowing down and the steam rising represent two different phases and are in exchange with one another over the entire length of the tube bundle in each tube 11, and it is essential that the liquid completely wets the inner wall of the tube and does not run down in individual strands or drops. The wettability depends on the surface tension of the liquid against the inner surface of the pipe.
Difficulties due to poor wetting properties are only seen in the case of relatively few liquids that are suitable for distillation or absorption, mainly water.
Often non-wettability is only a result of surface contamination (e.g. metal surfaces that cannot be wetted by water). Mechanical or mechanical cleaning can sometimes help, but there is always the risk that the wettability will decrease again due to slow soiling of the surface during operation. On the other hand, the following two methods guarantee permanent good wetting:
In one case, fabric inserts can be seen. That I. the inner tube wall tightly fitting tissue can be made of fibers of all kinds, e.g. B. made of cotton, silk, a plastic, glass or metal wires.
The increased wettability is mainly due to the capillary retained liquid in the tissue.
A mechanical or chemical surface roughening has a similar effect, but much less strongly.
The easiest way to line drilling through tissue is by pulling in tapes, the width of which is equal to the circumference of the pipe. The fabric could also be called
Hose must be trained.
In Fig. 2, the tube 31 is shown in longitudinal section and provided with an insert 32 made of fabric. So that the insert 32 adheres to the inner wall of the pipe even in the dry state, a spring 33 is provided which presses the insert onto the inner wall of the pipe in steep turns. The insert 32 could also be secured by an adhesive that is not soluble in the descending phase.
Second, the wettability can be increased by changing the surface texture, e.g. B. by creating a wettable, non-washable surface film with chemical agents or by applying a thin layer of a wettable substance, e.g. B. water glass. An aluminum surface can also be given an aluminum silicate layer by treatment with water glass. The wettability can also be increased by creating an oxide layer on the tube metal.
By precipitating a viscose spinning solution, a cellulose skin can be created on the inner wall of the tubes.