CH290878A - Verfahren zur Destillation und Rektifikation von Flüssigkeiten. - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Destillation und Rektifikation von Flüssigkeiten.



   Die bisher bekannten Anwendungen der Wärmepumpe beschränken sich auf Eindampf-und Wasserdestillationsanlagen, wobei der Brüdendampf verdichtet und zur Auf  rechterhaltung    der Verdampfung verwendet wird. Der Grund liegt darin, dass bei Destillationen mit Rektifikation das Gleichgewicht zwischen Dampf und Kondensat in der Kolonne durch variierenden Saugdruck und variierende Temperatur auf der Druckseite gestört wird. Ausserdem sind solche   Brüden-      dampfverdichter nur    bei kontinuierlichem Betrieb und bei der Verdampfung grosser Mengen wirtschaftlich, so dass sie in der chemischen Industrie nur zum Teil Eingang gefunden haben.



   Die vorliegende Erfindung gestattet nun, auch Destillationen verbunden mit   Rektifi.    kation auch im kleinen Massstab wirtschaftlich   durchzufuhren und    erspart neben Dampf auch Kühlwasser. Das   erfindungsgemässever-    fahren zur Destillation und Rektifikation von Flüssigkeiten ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungsmedium im Kondensator einer Destillationskolonne die Kondensationswärme der Brüden unter Verdampfung aufnimmt und nach Verdichtung und   Uber    hitzung der Kolonne unter Verflüssigung abgibt.



   Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich also   vonden    bisher üblichen Destillationsverfahren   dadzirch,    dass die   Kondensations-    wärme der Dämpfe des zu destillierenden Pro  duktes    nicht mit Wasser oder Sole abgeführt wird, sondern zur Verdampfung eines Mediums eines   Wärmekreislaufes    verwendet wird, welches seinerseits verdichtet und überhitzt wird und seine Wärme dem in der Destillationskolonne verdampfenden Produkt zurückgibt.



   In der beiliegenden Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des Verfahrens dienenden Anlagen schematisch dargestellt. An Hand der Zeichnung wird. im folgenden das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert.



   Fig.   1    ist ein Schema der ersten,
Fig. 2 ein solches der zweiten und
Fig. 3 ein solches der dritten   Ausführungs-    form der Anlage.



   Gleiche Teile sind mit   gleichen überwei-    sungszeichen versehen. In der Zeichnung geben ausgezogene Pfeile die Bewegungsrichtung   des Übertragungsmediums    und punktierte Pfeile diejenige des Destillats und des Rückflusses an.



   In Fig.   1    wird die Destillationskolonne   1    für einen diskontinuierlichen Betrieb in bekannter Weise zuerst mit Dampf oder elektrischem Strom bis zur gewünschten Temperatur aufgeheizt und dann der Kompressor 2 in Betrieb genommen. Die überhitzten Dämpfe des Ubertragungsmediums geben Wärme durch eine Heizschlange 3, die mit Lamellen versehen sein kann, unter Verflüssigung an das zu destillierende Gemisch ab und erhalten die thermischen und physikalischen   Gleichge-    wichte in der Kolonne aufrecht.

   Nach dem  Austritt aus der Heizschlange 3 gibt   das über-    tragungsmedium in einem Wärmeaustauscher 10 Wärme an das aufzuheizende Medium aus dem Kondensator 9 ab. Über ein Expansionsventil 7 wird das flüssige   Übertragungs-    medium als Kältemittel in den Kondensator 8 entspannt, in welchem die Dämpfe des Destillationsproduktes kondensieren und der gleichzeitig als Verdampfer für das Medium dient.



  Je nach dem erforderlichen Rückfluss und dem Verhältnis von leichten und schweren Produktten können mehrere Kondensatoren verwendet werden, wovon der den Rückfluss   kondensie-    rende als Dephlegmator 9 bezeichnet wird.



  Das in den Kondensatoren 8 und 9 verdampfte und entspannte Medium   gelangtU über    den Wärmeaustauscher 10 zum   IS : ompressor 2, wo    es verdichtet und überhitzt wird.



   In Fig. 2 wird ebenfalls zuerst die   Ko-    lonne   1    aufgeheizt, dann der Kompressor 2 in Betrieb genommen. Die überhitzten Dämpfe des   Übertragungsmediums    geben ihre Wärme aber bei dieser Ausführungsform an einen als Röhrenerhitzer 4 gebauten Thermosiphon und damit an das zu   destillierende    Gemisch unter Verflüssigung ab, wobei diese Wärme wiederum die thermischen und physikalischen Gleichgewichte aufrechterhält. Im   kontinuier-    lichen Betrieb kann das aus dem Röhrenerhitzer 4 austretende Medium in einem Wärmeaustauscher 5 an das zur   Spis-long    gelangende Gemisch Wärme abgeben, welches anschliessend mit austretendem schwerem Produkt bei 6 in Wärmeaustausch gebracht wird.



  Das flüssige Medium kann nun wieder als   Kältemedium    bezeichnet werden und nach Expansion im thermostatischen Expansionsventil 7 zur Kondensation der Dämpfe des Destillationsproduktes in einem Verdampfer 8 und Dephlegmator 9 benützt werden. Die aus den Verdampfern austretenden Übertragungs  mediumdämpfe    können, wie in Fig. 2 dargestellt, direkt zum Kompressor 2 zurückgeleitet werden oder, wenn nötig, wie in Fig. 1, im Gegenstrom mit   warmem Übertragungsme-    dium weiter erwärmt werden.



   Eine   fiir    viele   Fabriken    besonders wirtschaftliche Lösung stellt Fig.   3    dar ;   rie    wird durch Kombination einer Kälteanlage mit einer Destillationsanlage, das heisst eines Kälteund eines   Wärmekreislaufes,    möglich. Die Kälteanlage besteht aus einem Verdampfer V, einem Kompressor K, einem wassergekühlten Kondensator   W    und einem thermostatischen Expansionsventil E. Der wassergekühlte Kon  densator W    wird während der Destillationszeit abgeschaltet und durch einen mit zu erwärmendem Übertragungsmedium gekühlten Kondensator   M    ersetzt, während der Ver  dampfer      V    weiterarbeitet.

   Es ist natürlich darauf zu achten, dass die Temperatur des zu erwärmenden Mediums der Verflüssigungstemperatur des Kältemediums der Kälteanlage entspricht. Vorerst wird die Kolonne 1 mit dem zu trennenden Material über einen dampfbeheizten Wärmeaustauscher 3 gespeist, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.



  Hierauf wird durch Inbetriebnahme des Kompressors   2    das im mediumgekühlten Kondensator   M    erwärmte Medium, beispielsweise Xthylchlorid, verdichtet, überhitzt und in den Röhrenerhitzer 4 gepresst, worin es verflüssigt wird und seine Kondensationswärme der Destillationskolonne abgibt. Die noch warme Flüssigkeit des Mediums kann gegebenenfalls in einem Rückflusserhitzer 5 den Destillatrückfluss erhitzen und hierauf in einem Wärmeaustauscher 6 einen Teil ihrer Wärme an den Kaltdampf des Mediums abgeben und wird dann über ein Expansionsventil 7 entspannt und in den Verdampfern 8a,   8b    verdampft. Die benötigte Verdampfungswärme wird dabei den destillierenden Dämpfen ent  zogen,    welche kondensieren.

   Das als Kaltdampf austretende Medium wird über den Wärmeaustauscher 6 dem Erhitzer   M    und schliesslich wieder dem Kompressor 2 zur Verdichtung und Überhitzung zugeführt.



   Das Übertragungsmedium könnte auch nach dem Austritt aus dem   Röhrenerhitzer    durch das zur Destillation geführte Gemisch gekühlt und erst dann zur Expansion geführt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUC : Verfahren zur Destillation und Rektifikation von Fliissigkeiten, dadureh gekennzeich- net, dass ein Wärmeübertragungsmedium im Kondensator einer Destillationskolonne die Kondensationswärme der Brüden unter Verdampfung aufnimmt und nach Verdichtung und Überhitzung der Kolonne unter Verflüssi- gung abgibt.

   UNTERANSPRÜCHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensations- wärme des Kältemediums einer Kälteanlage in einem Kondensator zur Aufheizung des Übertragungsmediums verwendet wird, wobei die gewonnene Wärme über einen Kompressor dem Erhitzer der Destillationskolonne zugeführt wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei diskontinuierlichem Betrieb das Ubertragungsmedium vor seiner Entspannung in einem Wärmeaustauscher gekühlt wird und dass nach seiner Verdampfung und Kompression die zurückgewon nene Wärme durch eine Heizschlange der Kolonne zuriickgefiihrt wird.

   3. Verfahren nach-Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei kontinuierlichem Betrieb das Übertragungsmedium vor seiner Entspannung in einem Wärmeaustauscher mit dem als Kaltdampf in denWärmeaustauscher eintretenden Ubertragungsmedium gekühlt wird und nach seiner Verdampfung, Kompression und Überhitzung in einem Röh- renerhitzer die zurückgewonnene Wärme an die Destillationskolonne abgibt.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Austritt aus dem Erhitzer das Übertragungsmedium vorerst den Destillatrückfluss erhitzt und erst dann entspannt wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Austritt aus einem Röhrenerhitzer das Übertragungs- medium durch das zur Destillation geführte Gemisch gekühlt und erst dann zur Expansion geführt wird.