DE10002806A1 - Chemical column stripper inlet feed separated by gap from strengthened inlet chamber adjacent to stripper chamber - Google Patents
Chemical column stripper inlet feed separated by gap from strengthened inlet chamber adjacent to stripper chamberInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolonne zum Trennen von Gemischen mit mindestens drei Stoffen, mit einer äußeren, einen Innenraum der Kolonne begrenzenden Hülle und mindestens einem Kolonnendeckel, sowie mehreren sich über einen Abschnitt der Längsausdehnung der Kolonne erstreckenden, einseitig in den Innenraum der Kolonne geöffneten Teilkammern, wobei eine Teilkammer als Zulaufkammer ausgebildet ist, der das zu trennende Gemisch zugeleitet wird, sowie mindestens einer Vereinigungskammer, die sich an die in den Innenraum der Kolonne ge richtete Öffnung von mindestens zwei Teilkammern anschließt.The invention relates to a column for separating mixtures with at least three substances, with an outer shell delimiting an interior of the column and at least one column cover, as well as several over a section the longitudinal extension of the column, one-sided in the interior of the Column opened subchambers, one subchamber as the feed chamber is formed, which is fed to the mixture to be separated, and at least a union chamber, which ge in the interior of the column directed opening of at least two subchambers.
Die destillative Trennung von Mehrstoffgemischen mit Hilfe mehrerer, hinter einander geschalteter Kolonnen erfordert einen hohen apparativen und regelungs technischen Aufwand. Dieser hohe apparative Aufwand ist erforderlich, wenn eine Auftrennung des Stoffgemisches in möglichst reine Fraktionen angestrebt wird. Anspruchsvoll ist hier vor allem die Darstellung einer Fraktion eines Stoffes mit mittlerem Siedepunkt, der keine oder nur geringe Verunreinigungen durch Stoffe leichter bzw. höher siedender Fraktionen enthalten soll.The distillative separation of multi-component mixtures with the help of several, behind interconnected columns require a high level of equipment and control technical effort. This high expenditure on equipment is necessary, if the separation of the substance mixture into fractions that are as pure as possible becomes. The representation of a fraction of a substance is particularly demanding here with medium boiling point, which has no or only slight impurities Contain substances of lighter or higher boiling fractions.
Zur Verminderung des apparativen Aufwands wird in der EP 0 755 707 A1 eine Destillationskolonne vorgeschlagen, deren Innenraum im oberen oder im unteren Teil der Kolonne mit einer senkrechten Trennwand in zwei Teilkammern aufge teilt wird. Die Teilkammern erstrecken sich vom Deckel bzw. Boden der Kolonne über einen Abschnitt der Längsausdehnung der Kolonne und sind einseitig in den Innenraum der Kolonne geöffnet. Je nachdem, ob sich die Trennwand vom Deckel oder vom Boden der Kolonne aus in den Innenraum der Kolonne erstreckt, wird eine Kolonne mit zwei Verstärkungssäulen und einer Abtriebssäule bzw. zwei Abtriebssäulen und einer Verstärkungssäule erhalten. Die Teilkammern wei sen jeweils eigene Kondensatoren bzw. Verdampfer auf. Der Zulauf des aufzu trennenden Stoffgemisches erfolgt durch eine Zuleitung, die angrenzend zum un teren bzw. oberen Ende der Trennwand angeordnet ist.To reduce the outlay on equipment, EP 0 755 707 A1 describes a Distillation column proposed, the interior of which is in the upper or lower Part of the column with a vertical partition in two sub-chambers is shared. The partial chambers extend from the top or bottom of the column over a section of the longitudinal extent of the column and are one-sided in the Interior of the column opened. Depending on whether the partition from the lid or extends from the bottom of the column into the interior of the column, a column with two reinforcement columns and one stripping column or get two output columns and a reinforcement column. The partial chambers white each have their own condensers or evaporators. The influx of the separating mixture of substances takes place through a feed line, which is adjacent to the un teren or upper end of the partition is arranged.
Im Weiteren wird zunächst die Auftrennung eines ternären Stoffgemisches mit Hilfe einer Destillationskolonne gemäß der EP 0 755 707 A1 mit zwei Verstär kungssäulen und einer Abtriebssäule beschrieben. Für die weitere Erklärung wird die Komponente des Stoffgemisches mit dem höchsten Siedepunkt als Hochlieder bezeichnet, die Komponente mit dem niedrigsten Siedepunkt als Leichtlieder, und die Komponente, die einen Siedepunkt zwischen dem Siedepunkt des Hochsieders und des Leichtsieders aufweist, als Mittelsieder. Das ternäre Gemisch wird in eine der Teilkammern eingeleitet, wobei die Zuführung nahe dem unteren Ende der Teilkammer angeordnet ist. Aus dem aufsteigenden Gasstrom werden die höher siedenden Anteile des Mittelsieders und des Hochsieders auskondensiert. Das Kondensat fließt nach unten und sammelt sich auf einer Platte, welche die Zulauf kammer nach unten zum Abtriebsteil der Kolonne hin abschließt. Das Kondensat wird aus der Zulaufkammer durch eine am unteren Ende der Trennwand vorgese henen Öffnung in den Abtriebsteil der Kolonne ausgeleitet. Das Kondensat fließt weiter nach unten, wobei durch aufsteigende heiße Gasströme die leichter sieden den Anteile des Mittelsieders verdampft werden. Am unteren Ende der Kolonne sammelt sich ein Kondensat, das reich an Hochsieder ist. Es wird aus der Kolonne ausgeleitet und teilweise mit einem Verdampfer wieder verdampft. Die ver dampfte, gasförmige Phase wird dann wieder dem unteren Teil der Kolonne ein geleitet und steigt nach oben, wo die höher siedenden Anteile von nach unten lau fendem Kondensat auskondensiert werden. Die nach oben steigenden leichter flüchtigen Anteile des Mittelsieders steigen in den zweiten Auftriebsteil der Ko lonne auf, wo am Kolonnenkopf der zweiten Teilkammer eine Mittelsiederfrakti on abgezogen und auskondensiert wird. Eine Gasverbindung zwischen dem Abtriebsteil der Kolonne und dem ersten, als Zulaufkammer ausgebildeten Verstär kungsteil der Kolonne ist nicht vorgesehen. Die Abtrennung der Leichtsiederan teile in der ersten Teilkammer ist daher unvollständig, weshalb die am Kopf der zweiten Verstärkungssäule abgenommene Mittelsiederfraktion noch mit Leicht siederanteilen verunreinigt ist.In the following, the separation of a ternary mixture of substances is included With the help of a distillation column according to EP 0 755 707 A1 with two amplifiers Kungssäulen and a driven column described. For further explanation the component of the mixture with the highest boiling point as high songs referred to, the component with the lowest boiling point as light songs, and the component that has a boiling point between the boiling point of the high boiler and the low boiler, as a medium boiler. The ternary mixture is converted into a of the sub-chambers initiated, the feed near the lower end of the Sub-chamber is arranged. The rising gas stream becomes higher boiling portions of the medium boiler and the high boiler condensed. The Condensate flows down and collects on a plate, which is the inlet Chamber closes down to the stripping section of the column. The condensate is read out from the inlet chamber through a at the lower end of the partition that opening into the stripping section of the column. The condensate flows further down, whereby the ascending hot gas flows boil more easily the parts of the medium boiler are evaporated. At the bottom of the column a condensate that is rich in high boilers collects. It will be from the column rejected and partially evaporated again with an evaporator. The ver vaporized, gaseous phase is then again in the lower part of the column passed and rises to the top where the higher boiling fractions lau from down condensate. The rising up easier volatile parts of the middle boiler rise in the second buoyancy part of the Ko lonne, where at the top of the column of the second subchamber a middle boiler fraction one is withdrawn and condensed. A gas connection between the stripping section the column and the first amplifier, designed as an inlet chamber Kung part of the column is not provided. The separation of the low boilers parts in the first sub-chamber is therefore incomplete, which is why the head of the second booster column removed medium boiler fraction still with light parts of the boiler is contaminated.
Im Falle eines Kolonnenaufbaus mit zwei Abtriebsteilen und einem Verstärkerteil, in dem also der untere Teil der Kolonne von zwei Teilkammern gebildet wird, ist die Mittelsiederfraktion dagegen noch mit Anteilen an Schwersiedern verun reinigt. In diesem Fall wird das ternäre Stoffgemisch, bestehend aus Schwer sieder, Mittelsieder und Leichtsieder, in den als Zulaufkammer ausgebildeten er sten Abtriebsteil eingeleitet. Das ternäre Stoffgemisch liegt dabei überwiegend in flüssiger Phase vor. In der Zulaufkammer werden die leichter flüchtigen Leicht- und Mittelsieder verdampft und entweichen durch Öffnungen, die in einer Platte vorgesehen sind, die die Zulaufkammer nach oben hin abschließt, in den oberen Auftriebsteil der Kolonne. Die Öffnungen der Platte erlauben nur einen Gasüber tritt von der Zulaufkammer in den oberen Verstärkerteil der Kolonne, jedoch kei nen Übertritt von flüssiger Phase aus dem Verstärkerteil in die Zulaufkammer. Mit dem Gasstrom aus der Zulaufkammer in den Verstärkerteil der Kolonne über führte Anteile des Hochsieders werden daher mit dem Mittelsieder in der zweiten Teilkammer auskondensiert und verunreinigen die Mittelsiederfraktion.In the case of a column structure with two stripping sections and one rectifying section, in which the lower part of the column is formed by two subchambers the middle boiler fraction, on the other hand, still contains parts of high boilers cleans. In this case the ternary mixture consisting of heavy boilers, medium boilers and low boilers, in the he trained as an inlet chamber most stripping section initiated. The ternary mixture of substances lies predominantly in liquid phase. In the inlet chamber, the more volatile light and middle boilers evaporate and escape through openings in a plate are provided, which closes the inlet chamber at the top, in the upper Buoyancy part of the column. The openings in the plate allow only gas transfer occurs from the feed chamber in the upper rectifying section of the column, but not NEN transfer of liquid phase from the amplifier part into the feed chamber. With the gas flow from the feed chamber into the rectifying section of the column Portions of the high boiler are therefore with the middle boiler in the second Partial chamber condenses and contaminate the middle boiler fraction.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolonne zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe reinere Fraktionen des Mittelsieders erhalten werden können.The object of the invention is to provide a column with which Help purer fractions of the middle boiler can be obtained.
Diese Aufgabe wird bei einer Kolonne zum Trennen von Gemischen mit minde stens drei Stoffen, mit einer äußeren, einen Innenraum der Kolonne begrenzenden Hülle und mindestens einem Kolonnendeckel, sowie mehreren sich über einen Abschnitt der Längsausdehnung der Kolonne erstreckenden, einseitig in den In nenraum der Kolonne geöffneten Teilkammern, wobei eine Teilkammer als Zu laufkammer ausgebildet ist, der das zu trennende Gemisch zugeleitet wird, sowie mindestens einer Vereinigungskammer, die sich an die in den Innenraum der Ko lonne gerichtete Öffnung von mindestens zwei Teilkammern anschließt, dadurch gelöst, daß die Zuleitung des zu trennenden Gemisches in die Zulaufkammer an einem Ort beabstandet zum offenen Ende der Zulaufkammer erfolgt, in der Weise, daß die Zulaufkammer in dem sich zur einen Seite an den Ort der Zuleitung an schließenden Abschnitt als Verstärkungssäule ausgebildet ist und in dem sich zur anderen Seite an den Ort der Zuleitung anschließenden Abschnitt als Abtriebs säule ausgebildet ist.This task is performed with a column for separating mixtures with mind at least three substances, with an outer, delimiting an interior of the column Cover and at least one column cover, and several over one Section of the longitudinal extension of the column, one-sided in the In nenraum of the column opened subchambers, one subchamber as Zu Running chamber is formed, which is fed to the mixture to be separated, and at least one union chamber, which is in the interior of the Ko lonne directed opening of at least two subchambers, thereby solved that the feed line of the mixture to be separated into the feed chamber a place spaced from the open end of the inlet chamber, in such a way that the inlet chamber in the one side to the location of the supply line closing section is designed as a reinforcing column and in which to other side to the location of the supply line section as the output pillar is formed.
Da die Zuleitung des zu trennenden Gemisches in die Zulaufkammer beabstandet zum offenen Ende der Zulaufkammer erfolgt, in der Weise, daß die Zulaufkam mer in dem sich zur einen Seite an den Ort der Zuleitung anschließenden Ab schnitt als Verstärkungssäule ausgebildet ist und in dem sich zur anderen Seite an den Ort der Zuleitung anschließenden Abschnitt als Abtriebssäule ausgebildet ist, erfolgt eine bessere Auftrennung der einzelnen Fraktionen, da die im Zulaufteil abgetrennte Fraktion mit dem höchsten bzw. mit dem tiefsten Siedepunkt wegen des zusätzlich in der Zulaufkammer vorgesehenen Verstärkungs- bzw. Abtriebs abschnitts nicht in die anderen Kammern der Kolonne verschleppt wird. Im Falle mehrerer Auftriebsteile werden daher keine oder nur noch geringe Anteile der Leichtsiederfraktion mit den tiefer siedenden Anteilen mitgeführt, bzw. im Falle von mehreren Abtriebsteilen keine oder nur noch geringe Anteile der Schwersie derfraktion mit den höher siedenden Anteilen mitgeführt. Als Folge wird eine reinere Fraktion der Mittelsieder erhalten. Die einzelnen Teilkammern der Kolon ne können unabhängig voneinander betrieben werden. So kann durch entspre chende Einbauten oder Packungen der Kopfdruck bzw. die Kopftemperatur einer einzelnen Teilkammer verändert werden, ohne daß dadurch zwangsläufig Kopf drücke bzw. Kopftemperaturen in den anderen Teilkammern zwangsläufig verän dert werden. Dadurch stehen für ein bestimmtes Trennproblem mehr Freiheiten in der Führung der Trennung zur Verfügung als z. B. bei Trennwandkolonnen. Because the feed line of the mixture to be separated is spaced into the feed chamber to the open end of the inlet chamber in such a way that the inlet came always in the Ab following the location of the supply line cut is designed as a reinforcement column and in which to the other side the location of the feed line connecting section is designed as an output column, there is a better separation of the individual fractions, since those in the feed section separated fraction with the highest or with the lowest boiling point of the additional boost or output provided in the inlet chamber section is not carried over into the other chambers of the column. In the event of Several buoyancy parts are therefore no or only a small proportion of the Low boiler fraction carried with the lower boiling fractions, or in the case of several output parts no or only a small proportion of the heavy metal derfraction with the higher boiling shares. As a result, one purer fraction of the middle boilers obtained. The individual sub-chambers of the colon ne can be operated independently. So by correspond appropriate internals or packs the head pressure or the head temperature of a individual subchamber can be changed without necessarily having to head pressures or head temperatures inevitably change in the other subchambers be changed. This means that there is more freedom in a particular separation problem the management of the separation available as z. B. in dividing wall columns.
Unter dem offenen Ende der Zulaufkammer wird das zum Innenraum weisende Ende der Zulaufkammer verstanden, über das ein Gas- und Flüssigkeitsaustausch mit den anderen Kammern stattfindet. Unter einer Vereinigungskammer wird der Abschnitt der Kolonne verstanden, der sich im Innenraum der Kolonne an die Teilkammern anschließt und sich über die in den Innenraum der Kolonne gerich tete Öffnung von mindestens zwei Teilkammern erstreckt. Unter einem Verstär kungsabschnitt wird der Abschnitt der Zulaufkammer verstanden, der sich in Richtung der aufsteigenden heißen Gase an der Zuleitung des zu trennenden Ge misches in die Zulaufkammer anschließt. Unter einem Abtriebsabschnitt wird der Abschnitt der Zulaufkammer verstanden, der sich in Richtung des nach unten strömenden Kondensats an den Ort der Zuleitung des zu trennenden Gemisches in die Zulaufkammer anschließt. Sowohl im Verstärkungsabschnitt, wie auch im Abtriebsabschnitt findet eine ständige Neueinstellung des Gleichgewichts zwi schen flüssiger und gasförmiger Phase in Abhängigkeit von der Temperatur statt, wodurch eine Auftrennung des Stoffgemisches erfolgt.Under the open end of the inlet chamber, the one facing the interior becomes Understand the end of the inlet chamber, through which a gas and liquid exchange with the other chambers. Under a union chamber, the Section of the column understood that the interior of the column to the Subchambers connects and over the court in the interior of the column tete opening of at least two sub-chambers extends. Under an amplifier kungsabschnitt is understood the section of the inlet chamber, which is in Direction of the rising hot gases at the inlet of the Ge to be separated mix into the inlet chamber. Under an output section the Section of the inlet chamber understood, which is in the direction of the down flowing condensate to the place of supply of the mixture to be separated in the inlet chamber connects. Both in the reinforcement section, as in Output section finds a constant readjustment of the balance between liquid and gaseous phase depending on the temperature, whereby the mixture of substances is separated.
Im Gegensatz zur Kolonne gemäß der EP 0 755 707 findet bei der erfindungsge mäßen Kolonne zwischen der Zulaufkammer und der an sie anschließenden Ver einigungskammer ein Stoffaustausch sowohl der gasförmigen wie auch der flüssi gen Phase statt. Dies trifft sowohl in dem Falle zu, in dem der obere Abschnitt der Kolonne in mehrere Teilkammern aufgeteilt ist, wie in dem Fall, in dem der unte re Abschnitt der Kolonne von mehreren Teilkammern gebildet wird. Ein Ablen kungsblech, das bei der Kolonne gemäß der EP 0 755 707 vorgesehen ist, um im Falle der Ausbildung der Zulaufkammer als Verstärkungssäule eine Ableitung der kondensierten Phase, bzw. bei einer Ausführung der Zulaufkammer als Abtriebs teil zur Abführung der gasförmigen Phase vorgesehen ist ohne daß dabei ein Stof faustausch in der Gegenrichtung erfolgt, ist bei der erfindungsgemäßen Kolonne nicht vorgesehen.In contrast to the column according to EP 0 755 707 takes place in the Invention Column between the inlet chamber and the Ver agreement chamber a mass transfer of both the gaseous and the liquid phase. This applies both in the case where the upper section of the Column is divided into several sub-chambers, as in the case where the lower right section of the column is formed by several subchambers. A distraction kungsblech, which is provided in the column according to EP 0 755 707 to in If the inlet chamber is designed as a reinforcement column, a derivative of the condensed phase, or if the inlet chamber is designed as an output part for the removal of the gaseous phase is provided without a substance The exchange in the opposite direction takes place in the column according to the invention not provided.
Sofern die Zulaufkammer an ihrem offenen Ende beispielsweise mit einer Platte abgeschlossen ist, ist eine Austauschverbindung zwischen Zulaufkammer und Vereinigungskammer vorgesehen, zum Austausch von gasförmiger und flüssiger Phase. Die Platte kann in diesem Fall beispielsweise als Glockenboden ausgebil det sein. Der Austausch von flüssiger und gasförmiger Phase erfolgt normalerwei se frei unter dem Einfluß der Schwerkraft bzw. durch Konvektion. Für bestimmte Anwendungen kann der Austausch der Phasen auch zwangsweise erfolgen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn in den einzelnen Kammern unterschiedliche Drücke herrschen sollen, weil z. B. eine der Komponenten des Stoffgemisches nur bis zu einer bestimmten Temperatur belastbar ist. In der Austauschverbindung für die flüssige Phase ist dann eine Pumpe zum zwangsweisen Transport der flüssigen Phase vorgesehen. In der Austauschverbindung für die gasförmige Phase ist ein entsprechendes Drosselorgan vorgesehen.If the inlet chamber at its open end, for example with a plate is complete, there is an exchange connection between the inlet chamber and Union chamber provided for the exchange of gaseous and liquid Phase. In this case, the plate can be formed, for example, as a bubble cap det be. Liquid and gaseous phases are normally exchanged se free under the influence of gravity or by convection. For certain In applications, the phases can also be exchanged forcibly. This is the case, for example, if there are different ones in the individual chambers Pressures should prevail because e.g. B. only one of the components of the mixture is resilient up to a certain temperature. In the exchange link for the liquid phase is then a pump for the forced transport of the liquid Phase provided. In the exchange connection for the gaseous phase is a appropriate throttle body provided.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teilkammern konzentrisch ange ordnet. In diesem Fall bildet die Zulaufkammer die äußerste Teilkammer, welche sich an die Innenseite der Hülle der Kolonne anschließt. In den Teilkammern können unterschiedliche Temperaturen bzw. Drücke herrschen. Dies bewirkt eine unterschiedliche Ausdehnung des Materials der Kolonne an verschiedenen. Durch die konzentrische Anordnung der Teilkammern wird ein Verziehen oder Verspan nen der Kolonne weitgehend vermieden.In a preferred embodiment, the subchambers are arranged concentrically arranges. In this case, the inlet chamber forms the outermost partial chamber, which connects to the inside of the shell of the column. In the subchambers different temperatures or pressures can prevail. This causes one different expansion of the material of the column at different. By the concentric arrangement of the partial chambers becomes a warping or chip removal NEN the column largely avoided.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die Trennwand entlang mindestens einer ihrer Längsseiten mit der inneren Seite der Hülle der Kolonne verbunden. Die Trennwand bildet dann mit der Hülle der Kolonne und gegebenenfalls weiteren Trennwänden die einzelnen Teilkammern aus. Allen Ausführungsformen gemein sam ist, daß ein Flüssigkeitsaustausch zwischen in horizontaler Richtung neben einander angeordneten Teilkammern nicht stattfindet und ein Stoffaustausch nur über die Gasphase bewirkt wird.In another embodiment, the partition is along at least one their long sides connected to the inner side of the shell of the column. The The dividing wall then forms with the casing of the column and, if appropriate, others Partitions the individual subchambers. Common to all embodiments sam is that a liquid exchange between in the horizontal direction alongside arranged sub-chambers does not take place and a mass transfer only is effected via the gas phase.
Die Trennwände sind meist plan ausgebildet. Um einem Verziehen der Trenn wand durch unterschiedliche Temperaturbelastungen auf den verschiedenen Seiten entgegenzuwirken, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung jedoch vorge sehen, daß die Trennwand eine Wölbung aufweist.The partitions are usually flat. To warp the parting wall due to different temperature loads on the different sides To counteract, however, is preferred in one embodiment of the invention see that the partition has a curvature.
In der Kolonne kann auch eine Teilungswand vorgesehen sein, die zumindest ab schnittsweise innerhalb einer Teilkammer angeordnet ist. Derartige Teilungs wände sind beispielsweise aus der US 4,230,533 bekannt. Die Teilungswände, im Allgemeinen als Trennbleche ausgebildet, bilden in der Kolonne Kammern aus, die in Längsrichtung der Kolonne nach unten und nach oben geöffnet sind. Solche Teilungswände bewirken insbesondere bei großen Siedepunktsdifferenzen der Komponenten eines Stoffgemisches eine ausreichende Trennwirkung. Insbeson dere bei Stoffgemischen mit mehr als drei Komponenten steht daher dem Fach mann ein Mittel zur Verfügung, das bei ausreichenden Siedepunktsdifferenzen eine einfache Auftrennung des Stoffgemisches erlaubt.A dividing wall can also be provided in the column, at least from is arranged in sections within a partial chamber. Such division walls are known for example from US 4,230,533. The partition walls, in Generally designed as dividers, form chambers in the column, which are open downwards and upwards in the longitudinal direction of the column. Such Partition walls cause the in particular with large boiling point differences Components of a mixture of substances have a sufficient separating effect. In particular the subject of mixtures of substances with more than three components is therefore the subject a means is available that with sufficient boiling point differences simple separation of the mixture of substances allowed.
Die Trennwände können aus Segmenten aufgebaut sein. Dies ermöglicht eine ein fache Abstimmung der Kolonne auf ein bestimmtes Trennproblem, in dem die Längsausdehnung der Kammer angepaßt wird. Weiter bietet die Bauweise in Segmenten den Vorteil, daß die Trennwände eine erhöhte Beweglichkeit erhalten, also durch Temperaturdifferenzen über die Ausdehnung der Trennwand geringere Spannungen aufgebaut werden.The partitions can be constructed from segments. This enables a fold adjustment of the column to a certain separation problem, in which the Longitudinal expansion of the chamber is adjusted. The construction in Segments the advantage that the partitions get increased mobility, thus lower due to temperature differences over the extent of the partition Tensions are built up.
Vorteilhaft werden die Segmente durch wenigstens einen Zuganker zusammen gehalten. Der Zuganker wird dabei so angeordnet, daß eine ausreichende Beweg lichkeit der Segmente gewährleistet ist, um dem Aufbau von Spannungen entge genzuwirken.The segments are advantageously combined by at least one tie rod held. The tie rod is arranged so that sufficient movement The segments are guaranteed to counteract the build-up of tensions counteract.
Um dem Aufbau von Spannungen entgegenzuwirken wird die Kolonne weiter vorteilhaft an ihrem Deckel aufgehängt.In order to counteract the build-up of tensions, the column continues advantageously hung on its lid.
In den Teilkammern oder den Vereinigungskammern können Schüttungen, Pac kungen, Einbauten oder Trennböden vorgesehen sein. Möglich ist auch der Einbau von Aktivpackungen, die eine Umsetzung eines oder mehrerer Stoffe wäh rend der Destillation ermöglichen. Verschiedene Schüttungen, Packungen oder Einbauten in den Teilkammern können beliebig kombiniert werden und die Ko lonne damit auf ein bestimmtes Trennproblem abgestimmt werden. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Kolonne besteht darin, daß in den einzelnen Teil kammern unterschiedliche Kopfdrücke verwirklicht werden können. Damit kann auch die Kopftemperatur in den einzelnen Teilkammern beeinflußt werden. Dies ermöglicht eine Absenkung der Temperatur beispielsweise bei der Abtrennung temperaturempfindlicher Stoffe. Die Kolonne kann auch so ausgestaltet werden, daß die Auftrennung von Stoffgemischen mit mehr als vier Komponenten möglich ist. Dazu werden mehrere Trennwände mit unterschiedlicher Längsausdehnung vorgesehen. Die Trennwände werden dabei so ausgestaltet, daß zwischen aufein anderfolgenden Kammern ein Abschnitt gebildet wird, in dem Reste des in der in Richtung steigender Temperatur zuvor angeordneten Kammer abgetrennten Stof fes aus dem zu trennenden Stoffgemisch rückgeführt werden. In Richtung stei gender Siedepunkte der abgetrennten Komponenten des Stoffgemisches nimmt also die Längsausdehnung nebeneinander angeordneter Trennwände zu.In the sub-chambers or the unification chambers, fillings, Pac Kungen, internals or partitions can be provided. Installation is also possible of active packs that select the implementation of one or more substances enable during distillation. Different fillings, packs or Installations in the subchambers can be combined as desired and the knockout lonne can be tailored to a specific separation problem. A large Advantage of the column according to the invention is that in the individual part chambers different head pressures can be realized. So that can the head temperature in the individual subchambers can also be influenced. This enables a lowering of the temperature, for example during separation temperature-sensitive substances. The column can also be designed that the separation of mixtures with more than four components is possible is. For this purpose, several partitions with different longitudinal dimensions intended. The partitions are designed so that between one another the following chambers, a section is formed in which residues of the in the In the direction of increasing temperature previously arranged chamber separated material fes from the mixture of substances to be separated. Towards the steep gender boiling points of the separated components of the mixture of substances thus the longitudinal extension of partitions arranged next to each other.
Die Erfindung wird im Weiteren unter Bezugnahme auf eine Zeichnung genauer erläutert. Dabei zeigt:The invention will be further elucidated with reference to a drawing explained. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß Kolonne Fig. 1 shows a longitudinal section through a column according to the invention
Fig. 2a-m schematisch einen Längsschnitt durch verschiedene Ausführungs formen der erfindungsgemäßen Kolonne Fig. 2a-m schematically a longitudinal section through various forms of execution of the column according to the invention
Fig. 3a-l eine schematische Darstellung verschiedener Anordnungen der Teilkammern im Querschnitt FIGS. 3a-l is a schematic illustration of various arrangements of the sub-chambers in cross-section
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kolonne Fig. 4 shows a longitudinal section through a column according to the invention
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungs gemäßen Kolonne Fig. 5 shows a longitudinal section through an embodiment of the column according to the Invention
Fig. 6 eine Detailansicht des Aufbaus einer Teilkammer Fig. 6 is a detailed view of the structure of a partial chamber
Fig. 1 zeigt eine Kolonne zur Auftrennung eines Gemisches aus einer Leichtsie derfraktion, einer Mittelsiederfraktion, deren Siedepunkt etwas oberhalb der Leichtsiederfraktion liegt, sowie eine Schwersiederfraktion. Die Kolonne weist eine Hülle 1 auf, die den Innenraum der Kolonne umgibt. Der Innenraum ist im oberen Abschnitt der Kolonne von einer Trennwand 2 in eine Zulaufkammer 3 und eine Teilkammer 4 aufgeteilt. Die Trennwand 2 schließt mit dem Kolonnen deckel 5 ab, so daß ein Stoffaustausch zwischen Zulaufkammer 3 und Teilkammer 4 nur über deren zur Innenseite der Kolonne hin gerichteten offenen Enden 6 und 7 möglich ist. An die Zulaufkammer 3 und die Teilkammer 4 schließt sich nach unten eine Vereinigungskammer 8 an, deren Querschnitt den Querschnitt der Zu laufkammer 3 und der Teilkammer 4 überdeckt. Das zu trennende Stoffgemisch wird durch die Zuleitung 9 in die Zulaufkammer 3 der Kolonne eingeleitet. Die Zuleitung 9 ist beabstandet zum offenen Ende 6 der Zulaufkammer 3 angeordnet. Am unteren Ende der Vereinigungskammer 8 ist ein Sumpfablauf 10 vorgesehen, durch den die Schwersiederfraktion abgezogen und einem (nicht dargestellten) Verdampfer zugeführt wird. Der Anteil der Schwersiederfraktion wird durch die Dampfzuführung 11 der Kolonne wieder zugeleitet. Am Kopf der Zulaufkammer 3 ist eine Dampfausleitung 12 vorgesehen, durch die die dampfförmige Phase einem (nicht dargestellten) Kondensator zugeführt wird. Die auskondensierte flüs sige Phase wird über Zuleitung 13 zumindest zum Teil wieder in die Zulaufkam mer 3 zurückgeführt. Am Kopf der Teilkammer 4 ist eine Dampfausleitung 14 vorgesehen, durch welche die dampfförmige Phase aus der Teilkammer 4 einem (nicht dargestellten) Kondensator zugeführt wird. Die auskondensierte flüssige Phase kann über Rückführungsleitung 15 der Teilkammer 4 zumindest zum Teil wieder zugeführt werden. Die dargestellte Kolonne ist in der Vereinigungskam mer 8 als Glockenbodenkolonne ausgestaltet. Die Zulaufkammer 3 und die Teilkammer 4 weisen jeweils Zwischenböden 16 auf, die Öffnungen 17 für den Gas- und Flüssigkeitsaustausch aufweisen. Zwischen den Zwischenböden 16 sowie im Abschnitt 3a der Zulaufkammer zwischen Zuleitung 9 und offenem Ende 6 sind Einbauten, Trennböden, Packungen oder Schüttungen 18 vorgesehen. Diese kön nen für die Zulaufkammer 3 und die Teilkammer 4 unterschiedlich sein. Fig. 1 shows a column for separating a mixture of a light fraction, a medium boiler fraction, the boiling point of which is slightly above the low boiler fraction, and a high boiler fraction. The column has a shell 1 which surrounds the interior of the column. The interior is divided in the upper section of the column by a partition 2 into an inlet chamber 3 and a sub-chamber 4 . The partition 2 closes with the column cover 5 , so that a mass transfer between the inlet chamber 3 and sub-chamber 4 is only possible via the open ends 6 and 7 thereof, which are directed toward the inside of the column. At the inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 is followed by a union chamber 8 whose cross-section covers the cross-section of the running chamber 3 and the sub-chamber 4 . The mixture of substances to be separated is introduced through the feed line 9 into the feed chamber 3 of the column. The feed line 9 is arranged at a distance from the open end 6 of the feed chamber 3 . At the lower end of the union chamber 8 there is a sump outlet 10 through which the high boiler fraction is drawn off and fed to an evaporator (not shown). The portion of the high boiler fraction is fed back into the column through the steam feed 11 . At the top of the inlet chamber 3 there is a steam outlet 12 through which the vapor phase is fed to a condenser (not shown). The condensed liquid phase is at least partially returned via feed line 13 into the feed chamber 3 . At the head of the partial chamber 4 , a steam discharge line 14 is provided, through which the vapor phase from the partial chamber 4 is fed to a condenser (not shown). The condensed-out liquid phase can at least partly be fed back into the partial chamber 4 via the return line 15 . The column shown is designed in the Vereinigungskam 8 mer as a bubble tray column. The inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 each have intermediate floors 16 which have openings 17 for gas and liquid exchange. Between the shelves 16 and in the section 3a of the inlet chamber between the feed line 9 and the open end 6 baffles, separating trays, packing or dumped 18 are provided. These can be different for the inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 .
Das zu trennende Gemisch wird als Dampf oder flüssige Phase durch Zuleitung 9 in die Zulaufkammer 3 eingeleitet. Die gasförmigen Anteile steigen in der Zulauf kammer 3 nach oben, wobei die schwerer siedenden Anteile durch die von oben entgegenströmende flüssige Phase auskondensiert werden. Der sich in der Zulauf kammer 3 nach oben anschließende Abschnitt 3a wirkt als Verstärkungssäule. Die an höher siedenden Anteilen abgereicherte gasförmige Phase wird am Kolon nendeckel 5 durch die Dampfausleitung 12 aus der Kolonne geführt. Sie wird ei nem Kondensator (nicht dargestellt) zugeleitet, in dem zumindest teilweise eine Auskondensation erfolgt. Die auskondensierte flüssige Phase wird zumindest teilweise durch die Rückführungsleitung 13 dem oberen Bereich der Zulaufkam mer 3 wieder zugeführt. Die flüssige Phase fließt durch die Zulaufkammer 3 nach unten, wobei sie die Zwischenböden 16 jeweils durch die Öffnungen 17 passiert. Auf dem Weg nach unten werden durch aufströmende heiße Gase leichter flüchti ge Anteile aus der nach unten laufenden flüssigen Phase verdampft. Die flüssige Phase fließt weiter nach unten, bis sie schließlich den Ort des Zulaufs 9 passiert. Der sich unterhalb des Zulaufs 9 anschließende Abschnitt 3b der Zulaufkammer 3 wirkt als Abtriebssäule. Durch aus der Vereinigungskammer 8 aufsteigende Gas, die über das offene Ende 6 der Zulaufkammer 3 in die Zulaufkammer 3 aufstei gen, werden in der abwärts fließenden flüssigen Phase noch vorhandene leicht flüchtige Anteile verdampft. Passiert die durch die Zulaufkammer 3 nach unten laufende flüssige Phase das offene Ende 6 der Zulaufkammer 3, ist die flüssige Phase weitgehend frei von leicht flüchtigen Anteilen. Die flüssige Phase tritt in die Vereinigungskammer 8 ein, wo auf ihrem Weg nach unten durch aufsteigende heiße Gase flüchtige Anteile verdampft werden. Die flüssige Phase fließt durch Öffnungen 19 in den Glockenböden weiter nach unten, bis sie sich schließlich im Sumpf der Kolonne sammelt. Die an leichter siedenden Anteilen abgereicherte flüssige Phase wird über den Sumpfablauf 10 aus der Kolonne geleitet und zu mindest teilweise einem (nicht dargestellten) Verdampfer zugeführt. Zumindest ein Teil der flüssigen Phase wird zumindest teilweise verdampft und über die Dampfzuführung 11 wieder in die Vereinigungskammer 8 der Kolonne eingelei tet. Der rückgeführte Anteil der zumindest teilweise verdampften flüssigen Phase kann entweder nur dampfförmig sein oder auch zweiphasig, d. h. flüssige und dampförmige Anteile umfassen. Die gasförmigen Anteile steigen nach oben, wo bei sie die Glockenböden durch die Kamine 20 passieren. Aus den aufsteigenden Gasen werden durch die nach unten entgegenströmende flüssige Phase die schwe rer siedenden Anteile auskondensiert. Am oberen Ende der Vereinigungskammer treten die heißen Gase in die Zulaufkammer 3 und die Teilkammer 4 über. Durch die von oben entgegenströmende flüssige Phase werden weiter die schwerer flüchtigen Anteile auskondensiert. In der Zulaufkammer werden die Anteile der im Weiteren als Mittelsiederfraktion bezeichneten Substanzen, die einen etwas höheren Siedepunkt als die in der Zulaufkammer abgetrennten Leichtsieder auf weisen, auf ihrem Weg nach oben vollständig auskondensiert. In die Teilkammer 4 steigen nur gasförmige Anteile auf, die frei von Anteilen der Leichtsiederfrakti on sind. Die gasförmigen Anteile steigen in der Teilkammer 4 nach oben, wobei die schwerer siedenden Anteile von der nach unten entgegenströmenden flüssigen Phase auskondensiert werden. Am Kopf der Teilkammer 4 werden die gasförmi gen Anteile durch die Dampfausleitung 14 ausgeleitet und einem (nicht darge stellten) Kondensator zugeleitet. Die gasförmigen Anteile werden dort zumindest teilweise auskondensiert und zumindest ein Teil der flüssigen Phase über die Rückführungsleitung 15 der Teilkammer 4 wieder zugeführt. Die flüssige Phase fließt durch die Teilkammer 4 wieder nach unten, wobei durch aufsteigende heiße Gase die leichter flüchtigen Anteile erneut aus der flüssigen Phase verdampft werden.The mixture to be separated is introduced as a vapor or liquid phase through feed line 9 into the feed chamber 3 . The gaseous fractions rise in the inlet chamber 3, the higher-boiling fractions being condensed out by the liquid phase flowing in from the top. The upstream in the inlet chamber 3 section 3 a acts as a reinforcing column. The gaseous phase depleted in higher-boiling fractions is led to the end cover 5 of the column through the steam outlet 12 from the column. It is fed to a capacitor (not shown) in which there is at least partial condensation. The condensed liquid phase is at least partially fed back through the return line 13 to the upper region of the feed chamber 3 . The liquid phase flows down through the inlet chamber 3 , passing through the intermediate floors 16 through the openings 17 . On the way down, hot gases are used to evaporate more volatile components from the downward flowing liquid phase. The liquid phase continues to flow downward until it finally passes the inlet 9 . The section 3 b of the inlet chamber 3 adjoining the inlet 9 acts as an output column. By rising from the union chamber 8 gas, which rise via the open end 6 of the inlet chamber 3 into the inlet chamber 3, any volatile components still present are evaporated in the downward flowing liquid phase. If the liquid phase running down through the inlet chamber 3 passes through the open end 6 of the inlet chamber 3 , the liquid phase is largely free of volatile components. The liquid phase enters the union chamber 8 , where volatile components are vaporized on their way down by rising hot gases. The liquid phase flows down through openings 19 in the bubble cap trays until it finally collects in the bottom of the column. The liquid phase depleted in lower-boiling fractions is passed out of the column via the bottom outlet 10 and at least partly fed to an evaporator (not shown). At least part of the liquid phase is at least partially evaporated and introduced again via the steam feed 11 into the union chamber 8 of the column. The recirculated portion of the at least partially evaporated liquid phase can either be only in vapor form or also two-phase, ie liquid and vaporous portions. The gaseous components rise to the top, where they pass through the chimneys 20 through the bell bottoms. The heavier boiling fractions are condensed out of the rising gases by the downward flowing liquid phase. At the upper end of the union chamber, the hot gases pass into the inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 . Due to the liquid phase flowing from above, the more volatile components are condensed out. In the feed chamber, the portions of the substances referred to below as the middle boiler fraction, which have a somewhat higher boiling point than the low boilers separated off in the feed chamber, are completely condensed on their way up. In the sub-chamber 4 only gaseous fractions rise up that are free of fractions of the low boiler fraction. The gaseous fractions rise upwards in the partial chamber 4, the higher-boiling fractions being condensed out by the liquid phase flowing downwards. At the head of the partial chamber 4 , the gaseous components are discharged through the steam outlet 14 and fed to a condenser (not shown). The gaseous fractions are at least partially condensed out there and at least some of the liquid phase is returned to the partial chamber 4 via the return line 15 . The liquid phase flows downward again through the sub-chamber 4 , the more volatile components being evaporated again from the liquid phase by rising hot gases.
Bei gleichem Kopfdruck sind die Kopftemperaturen von Zulaufkammer 3 und Teilkammer 4 unterschiedlich. Die Kopftemperatur der Zulaufkammer 3 liegt tiefer als die Kopftemperatur der Teilkammer 4. Die Anordnung der Zuleitung 9, d. h. der Abstand zum offenen Ende 6 der Zulaufkammer 3 wird durch die Tempe raturdifferenz zwischen dem Siedepunkt, der durch Dampfausleitung 12 abge nommenen Leichtsiederfraktion und der durch Dampfausleitung 14 entnommenen Mittelsiederfraktion bestimmt. Je geringer die Temperaturdifferenz ist, umso grö ßer muß der Abstand der Zuleitung 9 vom offenen Ende 6 der Zulaufkammer 3 gewählt werden bzw. umso höher muß die Trennleistung der Einbauten sein.At the same head pressure, the head temperatures of the inlet chamber 3 and sub-chamber 4 are different. The head temperature of the inlet chamber 3 is lower than the head temperature of the sub-chamber 4 . The arrangement of the feed line 9 , ie the distance to the open end 6 of the inlet chamber 3 is determined by the temperature difference between the boiling point, the low boiler fraction removed by steam discharge 12 and the medium boiler fraction removed by steam discharge 14 . The smaller the temperature difference, the greater the distance between the feed line 9 and the open end 6 of the inlet chamber 3 , or the higher the separation performance of the internals.
In Fig. 2 sind Ausführungen der erfindungsgemäßen Kolonne für verschiedene Trennprobleme schematisch dargestellt.In Fig. 2, embodiments of the column according to the invention for various separation problems are shown schematically.
Die Darstellung in Fig. 2a entspricht der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungs form.The representation in Fig. 2a corresponds to the embodiment described in Fig. 1.
Fig. 2b entspricht einer Ausführungsform zur Trennung eines aus drei Fraktionen bestehenden Gemisches, wobei das Gemisch besteht aus einem Leichtsieder (A), einem Schwersieder (C) sowie einem Mittelsieder (B). Der Siedepunkt des Mittel sieders B liegt zwischen den Siedepunkten des Leichtsieders A und des Schwer sieders C, wobei sein Siedepunkt näher beim Siedepunkt des Schwersieders C liegt. Das zu trennende Stoffgemisch wird über Zuleitung 9 der Zulaufkammer 3 zugeführt. Die flüssige Phase fließt nach unten, wobei durch aufsteigende heiße Gase die leichter flüchtigen Anteile verdampft werden. Der sich in der Zulauf kammer 3 nach unten an die Zuleitung 9 anschließende Abschnitt 3b wirkt als Abtriebssäule. Die flüssige Phase, die nur noch Schwersieder enthält, sammelt sich im Sumpf der Zulaufkammer 3 und wird durch Ableitung 21 aus der Kolonne ausgeleitet. Die flüssige Phase wird zumindest teilweise einem Verdampfer 22 zugeführt und zumindest teilweise erneut verdampft. Die dampfförmigen oder gegebenenfalls auch zweiphasig vorliegenden Anteile werden über die Dampfrückführungsleitung 23 der Zulaufkammer 3 wieder zugeführt, wo die hei ßen Gase nach oben steigen. Durch die nach unten fließenden flüssigen Anteile werden die schwerer siedenden Anteile erneut aus dem heißen Gas auskondensiert. Das aufsteigende heiße Gas passiert den Ort der Zuleitung 9. In dem sich oberhalb der Zuleitung 9 anschließenden, als Verstärkersäule wirkenden Ab schnitt 3a der Zulaufkammer 3 werden noch im Gasgemisch enthaltene Anteile der Schwersiederfraktion C, die beispielsweise aus dem Zulauf der Zulaufleitung 12 mitgerissen wurden, durch von oben aus der Vereinigungskammer 8 herab strömenden flüssigen Anteile auskondensiert. Beim Übertritt des heißen Gases von der Zulaufkammer 3 in die Vereinigungskammer 8 ist die gasförmige Phase daher frei von Anteilen des Schwersieders C. Das aus Mittelsieder B und Leicht sieder A bestehende heiße Gas steigt in der Vereinigungskammer 8 weiter nach oben, wobei durch entgegenströmende flüssige Anteile die schwerer siedenden Anteile des Mittelsieders B auskondensiert werden. Am Kopf der Kolonne wird durch die Dampfausleitung 24 das an Anteilen des Mittelsieders B abgereicherte heiße Gas des Leichtsieders A ausgeleitet und einem Kondensator 25 zugeleitet. Das heiße Gas wird zumindest teilweise auskondensiert und das Kondensat über Rückführungsleitung 26 der Vereinigungskammer 8 wieder zugeführt. Ein Teil der kondensierten Leichtsiederfraktion A kann über Ausgang 27 abgenommen werden. Die auskondensierten flüssigen Anteile fließen in der Vereinigungskam mer 8 nach unten, wobei leichter flüchtige Anteile erneut durch das nach oben strömende heiße Gas verdampft werden. Die flüssige Phase tritt auf ihrem Weg nach unten sowohl in die Zulaufkammer 3 wie auch die Teilkammer 4 ein. Durch die in die Zulaufkammer 3 eintretenden flüssigen Anteile werden höher siedende Anteile des Schwersieders C aus dem nach oben strömenden Gas auskondensiert, wobei gleichzeitig leichter flüchtige Anteile des Mittelsieders B und des Leicht sieders A verdampft werden. Fig. 2b corresponding to an embodiment for separating a mixture consisting of three fractions, wherein the mixture consists of a low-boiler (A), a high-boiler (C) and a medium-boiler (B). The boiling point of the medium boiler B lies between the boiling points of the low boiler A and the heavy boiler C, its boiling point being closer to the boiling point of the high boiler C. The mixture of substances to be separated is fed to feed chamber 3 via feed line 9 . The liquid phase flows downwards, whereby the more volatile components are evaporated by rising hot gases. The in the inlet chamber 3 down to the feed line 9 section 3 b acts as an output column. The liquid phase, which only contains high boilers, collects in the bottom of the feed chamber 3 and is discharged from the column through discharge line 21 . The liquid phase is at least partially fed to an evaporator 22 and at least partially evaporated again. The vaporous or optionally also two-phase portions are fed back via the steam return line 23 to the feed chamber 3 , where the hot gases rise upwards. Due to the liquid components flowing downwards, the heavier-boiling components are again condensed out of the hot gas. The rising hot gas passes the location of the feed line 9 . In the adjoining the feed line 9 , which acts as a booster column from section 3 a of the feed chamber 3 , portions of the high boiler fraction C which are still entrained in the gas mixture and which have been entrained, for example, from the feed of the feed line 12 , are flowing down from the union chamber 8 from above Portions condensed out. When the hot gas passes from the inlet chamber 3 into the union chamber 8 , the gaseous phase is therefore free from portions of the high boiler C. The hot gas consisting of medium boiler B and low boiler A rises further upward in the union chamber 8 , with liquid components flowing in opposite directions the higher-boiling fractions of the medium boiler B are condensed out. At the top of the column, the hot gas of the low boiler A, which is depleted in portions of the middle boiler B, is discharged through the steam outlet 24 and fed to a condenser 25 . The hot gas is at least partially condensed out and the condensate is returned to the union chamber 8 via return line 26 . Part of the condensed low boiler fraction A can be removed via outlet 27 . The condensed liquid portions flow downward in the union chamber 8 , with the more volatile portions being evaporated again by the hot gas flowing upward. On its way down, the liquid phase enters both the inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 . Due to the liquid components entering the inlet chamber 3 , higher-boiling components of the high boiler C are condensed out of the gas flowing upwards, and at the same time more volatile components of the medium boiler B and the low boiler A are evaporated.
Die in die Teilkammer 4 eintretenden Anteile der von oben nach unten strömen den flüssigen Anteile fließen weiter nach unten, wobei leichter flüchtige Anteile von aufströmenden heißen Gasen erneut verdampft werden. Am Sumpf der Teil kammer 4 sammelt sich eine reine flüssige Mittelsiederfraktion, die durch Ablei tung 28 aus der Teilkammer 4 geleitet wird. Ein Teil der ausgeleiteten flüssigen Phase des Mittelsieders B wird dem Verdampfer 29 zugeleitet und zumindest teilweise erneut verdampft. Dieser Anteil wird dann über Dampfzuleitung 30 der Teilkammer 4 erneut zugeführt. Ein Teil der reinen Mittelsiederfraktion B kann über Ausgang 31 entnommen werden. Die über Dampfzuleitung 30 in die Teil kammer 4 zurückgeführten heißen Gase steigen nach oben, wobei die schwerer flüchtigen Anteile des Mittelsieders B durch von oben nach unten strömende flüs sige Anteile erneut auskondensiert werden.The portions of the liquid portions flowing from top to bottom entering the sub-chamber 4 continue to flow downward, with more volatile portions being re-evaporated by hot gases flowing up. At the bottom of the part chamber 4 , a pure liquid medium boiler fraction collects, which is passed through the device 28 from the part chamber 4 . Part of the discharged liquid phase of the middle boiler B is fed to the evaporator 29 and at least partially evaporated again. This portion is then fed again to the partial chamber 4 via the steam feed line 30 . Part of the pure medium boiler fraction B can be removed via outlet 31 . The returned via the steam feed line 30 in the part chamber 4 hot gases rise to the top, the more volatile components of the medium boiler B are condensed again by flowing from top to bottom liquid components.
Die in den Fig. 2a und 2b dargestellten Ausführungsformen der Kolonne stellen die beiden grundsätzlichen Möglichkeiten für die Anordnung der Trennwand 2 im oberen Abschnitt (Fig. 2a) der Kolonne bzw. im unteren Abschnitt (Fig. 2b) der Kolonne dar. Welche der beiden Ausführungsformen gewählt wird, hängt von der Lage des Siedepunktes des Mittelsieders B relativ zum Siedepunkt des Schwer sieders C und des Leichtsieders A ab. Liegt der Siedepunkt des Mittelsieders B näher beim Siedepunkt des Leichtsieders A, ist die in Fig. 2a dargestellte Ausfüh rungsform geeignet, bei der die Zulaufkammer 3 und die Teilkammer 4 im oberen Abschnitt der Kolonne angeordnet sind. Ist der Siedepunkt des Mittelsieders B näher dem Siedepunkt des Schwersieders C benachbart, ist die in Fig. 2b darge stellte Ausführungsform der Kolonne geeignet.The embodiments of the column shown in FIGS. 2a and 2b represent the two basic possibilities for arranging the dividing wall 2 in the upper section ( FIG. 2a) of the column and in the lower section ( FIG. 2b) of the column. Which of the two Embodiments is selected depends on the position of the boiling point of the medium boiler B relative to the boiling point of the heavy boiler C and the low boiler A. If the boiling point of the medium boiler B is closer to the boiling point of the low boiler A, the embodiment shown in FIG. 2a is suitable, in which the inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 are arranged in the upper section of the column. If the boiling point of the middle boiler B is closer to the boiling point of the high boiler C, the embodiment of the column shown in FIG. 2b is suitable.
Zur Auftrennung von Stoffgemischen höherer Ordnung, d. h. Stoffgemischen mit mehreren Mittelsiederfraktionen unterschiedlichen Siedepunkts, können die in Fig. 2a und 2b gezeigten Ausführungsformen beliebig kombiniert werden. Fig. 2c zeigt eine Ausführungsform für ein Gemisch mit vier Stoffen, wobei das Stoffge misch zwei Leichtsieder (A, B) und zwei Schwersieder (D, C) enthält. Die Frakti on A besitzt dabei den niedrigsten Siedepunkt, gefolgt von der Fraktion B, der Fraktion C und schließlich der Fraktion D, welche den höchsten Siedepunkt auf weist. Für eine wirksame Auftrennung des Stoffgemisches ist es erfindungsgemäß wesentlich, daß zum einen der Zulauf 9 beabstandet zum offenen Ende 6 der Zu laufkammer 3 angeordnet ist und daß sich die Trennwände 2 und 2a zumindest über einen Teil ihrer Längsausdehnung überdecken. The embodiments shown in FIGS. 2a and 2b can be combined as desired for the separation of higher-order mixtures, ie mixtures with several medium boiler fractions with different boiling points. Fig. 2c shows an embodiment for a mixture with four substances, the substance mixture contains two low boilers (A, B) and two high boilers (D, C). Fraction on A has the lowest boiling point, followed by fraction B, fraction C and finally fraction D, which has the highest boiling point. For an effective separation of the mixture of substances, it is essential according to the invention that on the one hand the inlet 9 is arranged at a distance from the open end 6 of the running chamber 3 and that the partitions 2 and 2 a overlap at least over part of their longitudinal extent.
Das aus vier Komponenten bestehende Gemisch aus einem Leichtsieder A, einem leichter siedenden Mittelsieder B, einem schwerer siedenden Mittelsieder C und einem Schwersieder D wird über Zuleitung 9 in die Zulaufkammer 3 eingeleitet. Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beschrieben, erfolgt in der Zulaufkam mer 3 eine Auftrennung in den Leichtsieder A, der über Kopf abgezogen wird, sowie in ein Gemisch der höher siedenden Komponenten B, C und D. Der von oben nach unten fließende flüssige Anteil der Komponenten B, C, D läuft in der ersten Vereinigungskammer nach unten, wo die leichter siedenden Arteile B und C verdampft werden. Im Sumpf der ersten Vereinigungskammer 32 sammelt sich wie bei der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform der von der Schwersieder fraktion D gebildete Anteil des Stoffgemisches. Die gasförmigen Komponenten D und C steigen als heißes Gas nach oben in die Zulaufkammer 3, wo sie vom nach unten fließenden flüssigen Anteil erneut auskondensiert werden. Ein weiterer Anteil der gasförmigen Komponenten C und D tritt in den Zwischengang 33 ein, in dem noch vorhandene gasförmige Anteile des Schwersieders D durch von oben nach unten aus der zweiten Vereinigungskammer 34 übertretende flüssige Anteile auskondensiert werden. Aus dem Zwischengang 33 tritt daher ein Gasgemisch in die zweite Vereinigungskammer 34 über, das keine Anteile des Leichtsieders A und des Schwersieders D enthält. Das heiße Gasgemisch steigt auf, wobei die schwerer flüchtigen Anteile durch von oben nach unten durch die zweite Ver einigungskammer fließenden flüssigen Anteile auskondensiert werden. Am Kopf der zweiten Vereinigungskammer kann daher eine reine Mittelsiederfraktion B abgenommen werden. Diese wird teilweise kondensiert und in die zweite Vereini gungskammer wieder rückgeführt. Die flüssige Phase fließt nach unten, wobei leichter flüchtige Anteile vom aufsteigenden Gasstrom erneut verdampft werden. Der flüssige Anteil sinkt weiter ab und tritt zum einem in den Zwischengang 33 und weiter in die erste Vereinigungskammer 32 über. Dort werden die leichter flüchtigen Anteile B und C erneut verdampft und werden mit dem Gasstrom wie der zurück in die zweiter Vereinigungskammer 34 befördert. Ein weiterer Anteil der aus der zweiten Vereinigungskammer 34 nach unten fließenden flüssigen Pha se gelangt in die Teilkammer 4, in der die leichter flüchtigen Anteile (B) durch nach oben steigendes heißes Gas erneut verdampft werden. Im Sumpf der Teil kammer 4 sammelt sich die Fraktion des höher siedenden Mittelsieders C, die aus der Kolonne entnommen werden kann. Wie bei der in Fig. 2b dargestellten Aus führungsform wird ein Teil der Fraktion C erneut verdampft und in die Teilkam mer 4 als heißer Gasstrom zurückgeleitet.The mixture of four components consisting of a low boiler A, a low-boiling medium boiler B, a low-boiling medium boiler C and a high boiler D is introduced via feed line 9 into the feed chamber 3 . As described in the embodiment of FIG. 1, in the Zulaufkam mer 3 there is a separation into the low boiler A, which is drawn off at the top, and into a mixture of the higher-boiling components B, C and D. The liquid component flowing from top to bottom of components B, C, D runs down in the first union chamber, where the lower-boiling parts B and C are evaporated. In the sump of the first union chamber 32 , as in the embodiment described in FIG. 1, the fraction of the substance mixture formed by the high boiler fraction D collects. The gaseous components D and C rise as hot gas into the inlet chamber 3 , where they are condensed out again by the liquid portion flowing downward. Another portion of the gaseous components C and D enters the intermediate passage 33 , in which gaseous portions of the high boiler D still present are condensed out by liquid portions passing from the top of the second union chamber 34 downward. A gas mixture, which contains no portions of the low boiler A and the high boiler D, therefore passes from the intermediate passage 33 into the second combination chamber 34 . The hot gas mixture rises, the less volatile components being condensed out by liquid components flowing from top to bottom through the second mixing chamber. A pure middle boiler fraction B can therefore be taken off at the head of the second combination chamber. This is partially condensed and fed back into the second union chamber. The liquid phase flows downwards, whereby more volatile components are evaporated again by the rising gas stream. The liquid fraction continues to decrease and on the one hand passes into the intermediate passage 33 and further into the first union chamber 32 . There the more volatile components B and C are evaporated again and are conveyed back into the second merging chamber 34 with the gas stream. Another portion of the liquid flowing down from the second union chamber 34 passes into the sub-chamber 4 , in which the more volatile components (B) are evaporated again by rising hot gas. In the bottom of the part chamber 4 , the fraction of the higher-boiling medium boiler C collects, which can be removed from the column. As in the embodiment shown in FIG. 2b, part of the fraction C is evaporated again and returned to the partial chamber 4 as a hot gas stream.
Das geschilderte Auftrennungsverfahren läßt sich auf verschiedene Stoffgemische in Abhängigkeit von den Siedepunkten der Einzelkomponenten abstimmen. In Fig. 2d ist eine Anordnung für einen Leichtsieder A, einen Mittelsieder B mit et was höherem Siedepunkt, einem Mittelsieder C mit einem Siedepunkt, der etwas oberhalb des Mittelsieders B liegt, sowie für einen Schwersieder D dargestellt. Die Siedepunkte der Komponenten A, B und C sind dabei geringer als der Ab stand zum Siedepunkt des Schwersieders D. Das vorwiegend gasförmig vorlie gende Gemisch aus den Komponenten A, B, C und D wird über Zuleitung 9 in die Zulaufkammer 3 eingeleitet. Dort erfolgt, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Aus führungsform geschildert, eine Abtrennung des Leichtsieders A. Die aus den Komponenten B, C und D bestehenden flüssigen Anteile fließen in der Zulauf kammer 3 nach unten und treten in den Abschnitt 35 der Vereinigungskammer 8 über. Der Abschnitt 35 erstreckt sich vom unteren Ende der Trennwand 2 bis zum unteren Ende der Trennwand 2a. Im Abschnitt 35 werden die Anteile des Mittel sieders B von aufsteigenden heißen Gasen verdampft. Die heißen Gase treten zum einen in die Zulaufkammer 3 über, wo sie erneut auskondensiert werden, sowie in die Teilkammer 4a, in der die heißen Gase der Komponente B nach oben steigen und über Kopf abgezogen werden. Ein Teil der aus der Kolonne abgeführten gas förmigen Komponente B wird auskondensiert und wieder der Teilkammer 4a zu geführt. Durch die nach unten fließende flüssige Phase werden noch vorhandene Anteile der höher siedenden Komponenten D und C aus dem aufsteigenden Gasstrom auskondensiert. Die am Kopf der Teilkammer 4a abgezogene Fraktion der Komponente B ist daher frei von Verunreinigungen durch die Komponenten A, C und D. Die auskondensierten Anteile der Komponenten D und C fließen aus dem Abschnitt 35 weiter nach unten, wobei die leichter flüchtigen Anteile der Komponente C von aufsteigendem heißen Gas verdampft werden. Am Sumpf der Vereinigungskammer 8 sammelt sich daher reine Schwersiederkomponente D an, die am Sumpf aus der Kolonne geleitet werden kann. Ein Anteil der Schwersie derkomponente D wird zumindest teilweise erneut verdampft und in die Kolonne zurückgeführt. Die aus der nach unten fließenden flüssigen Phase verdampften Anteile der Komponente C steigen als heißes Gas nach oben, wo sie entweder im Abschnitt 35 erneut auskondensiert werden oder in der Teilkammer 4b weiter nach oben steigen und über Kopf als reine Fraktion C abgezogen werden.The separation process described can be tailored to different substance mixtures depending on the boiling points of the individual components. In Fig. 2d an arrangement for a low-boiling components A, B with a medium boiler is what et shown higher boiling point, a middle-boiling component having a boiling point C, which is somewhat above the middle-boiling component B, as well as for a high-boiler D. The boiling points of components A, B and C are lower than the level from the boiling point of the high boiler D. The predominantly gaseous mixture of components A, B, C and D is introduced via feed line 9 into the feed chamber 3 . There, as described in the embodiment shown in FIG. 1, the low boiler A is separated off. The liquid components consisting of components B, C and D flow downward into the inlet chamber 3 and enter section 35 of the union chamber 8 about. The section 35 extends from the lower end of the partition 2 to the lower end of the partition 2 a. In section 35 , the proportions of the medium boiler B are evaporated by rising hot gases. The hot gases pass on the one hand into the inlet chamber 3 , where they are condensed again, and into the partial chamber 4 a, in which the hot gases of component B rise upwards and are withdrawn overhead. Part of the gaseous component B discharged from the column is condensed out and again passed to the sub-chamber 4 a. Due to the downward flowing liquid phase, any remaining portions of the higher-boiling components D and C are condensed out of the rising gas stream. Which is at the head of the sub-chamber 4 a stripped fraction of the component B is therefore free from contamination by the components A, C and D. The condensed proportions of the components D and C to flow from section 35 further downward, whereby the more volatile components of the component C can be vaporized by rising hot gas. Pure high-boiling component D therefore accumulates at the bottom of the union chamber 8 and can be passed out of the column at the bottom. A portion of the heavy component D is at least partially re-evaporated and returned to the column. The vaporized from the liquid by flowing down phase of component C rise as hot gas to the top where they are either condensed again in section 35 or in the part chamber 4b to rise up and be drawn off overhead as a pure fraction C by.
In Fig. 2e ist eine Anordnung gezeigt für einen Leichtsieder A, einen Schwersie der D sowie zwei Mittelsieder B und C, wobei der Mittelsieder C einen höheren Siedepunkt aufweist als der Mittellieder B. Die Siedepunkte der Mittellieder B und C liegen dabei näher am Siedepunkt des Schwersieders D als am Siedepunkt des Leichtsieders A.In Fig. 2e an arrangement is shown for a low boiler A, a heavy boiler D and two middle boilers B and C, the middle boiler C having a higher boiling point than the middle songs B. The boiling points of the middle songs B and C are closer to the boiling point of the Heavy boiler D as at the boiling point of low boiler A.
Das überwiegend in flüssiger Phase vorliegende Stoffgemisch aus dem Leichtsie der A, den Mittelliedern B und C sowie dem Schwerlieder D wird über Zuleitung 9 der Zulaufkammer 3 zugeführt. Der Zulauf 9 ist beabstandet zum offenen Ende 6 der Zulaufkammer 3 angeordnet. Das flüssige Gemisch fließt nach unten, wobei wie bei der Ausführungsform aus Fig. 2b durch aufsteigende heiße Gase die Komponenten A, B und C aus der flüssigen Phase verdampft werden. Am Sumpf der Zulaufkammer 3 sammelt sich der flüssige Schwersieder D an, der wie bei den anderen Ausführungsformen aus der Zulaufkammer 3 ausgeleitet wird und teil weise als Dampf Weder in die Zulaufkammer 3 zurückgeführt wird. Das dampf förmige Gemisch der Komponenten A, B und C steigt als heißer Gasstrom nach oben und tritt aus der Zulaufkammer 3 in den Abschnitt 35 über. Durch von oben nach unten laufende flüssige Phase wird aus dem dampfförmigen Gemisch die Komponente mit dem höchsten Siedepunkt, der Mittellieder C auskondensiert, und sammelt sich im Sumpf der Teilkammer 4a an. Von dort kann der reine Mit telsieder C aus der Kolonne abgezogen werden. Aus dem Abschnitt 35 der Verei nigungskammer 8 steigen die gasförmigen Komponenten A und B zum Kopf der Kolonne auf, wobei die Komponente B durch von oben nach unten fließende flüs sige Phase auskondensiert wird. Die Mittelsiederfraktion B sammelt sich daher im Sumpf der Teilkammer 4b an, aus dem reine Mittelsiederfraktion B abgezogen werden kann. Über Kopf wird schließlich reine Leichtsiederfraktion A abgezogen. Diese wird zumindest teilweise kondensiert und zumindest ein Teil der konden sierten Leichtsiederfraktion A wieder in die Vereinigungskammer 8 zurückgelei tet.The substance mixture, which is predominantly in the liquid phase, consists of the lightweight A, middle songs B and C and heavy songs D is fed to feed chamber 3 via feed line 9 . The inlet 9 is arranged at a distance from the open end 6 of the inlet chamber 3 . The liquid mixture flows downward, with components A, B and C being evaporated from the liquid phase by ascending hot gases, as in the embodiment from FIG. 2b. At the bottom of the inlet chamber 3 , the liquid high boiler D collects, which, as in the other embodiments, is discharged from the inlet chamber 3 and is partly returned as vapor neither into the inlet chamber 3 . The vaporous mixture of components A, B and C rises as a hot gas stream and passes from the inlet chamber 3 into section 35 . Due to the liquid phase running from top to bottom, the component with the highest boiling point, the middle songs C, is condensed out of the vaporous mixture and accumulates in the bottom of the sub-chamber 4 a. From there, the pure medium boiler C can be withdrawn from the column. From the section 35 of the Verei nigungskammer 8 , the gaseous components A and B rise to the top of the column, the component B being condensed by the liquid phase flowing from top to bottom. The middle boiler fraction B therefore collects in the bottom of the sub-chamber 4 b, from which pure middle boiler fraction B can be drawn off. Pure low boiler fraction A is finally drawn off overhead. This is at least partially condensed and at least part of the condensed low boiler fraction A is returned to the union chamber 8 .
Die erfindungsgemäße Kolonne ist für ein Stoffgemisch mit drei Komponenten (Fig. 2a, b) sowie für ein Stoffgemisch mit vier Komponenten (Fig. 2c, d, e) er läutert worden. Wie dem Fachmann ohne weiteres zugänglich, kann die erfin dungsgemäße Kolonne auch für Gemische mit mehr als vier Komponenten ausge staltet werden. Es werden dann eine entsprechend höhere Anzahl an Trennwänden vorzusehen sein, wobei der Ort der Anordnung, d. h. also im oberen oder im unte ren Teil der Kolonne, vom Abstand der Siedepunkte der Komponenten des Gemi sches bestimmt wird. Wesentlich ist, daß sich an das offene Ende einer einzelnen Kammer ein Bereich für die Rektifikation anschließt, in der noch Reste der Kom ponente aus dem Gemisch abgetrennt werden, die in dieser Kammer abgetrennt werden, ehe das Gemisch in die nächste Kammer übertritt. In Fig. 2c entspricht dieser Bereich für die Rektifikation in Bezug auf die Teilkammer 4a der Abschnitt 35, indem noch Reste des Mittelsieders B aus dem Gemisch abgetrennt werden. Dieselbe Wirkung hat auch in der Zulaufkammer der Abschnitt zwischen Zulauf und offenem Ende der Zulaufkammer, indem im Fall der Anordnung aus Fig. 2a noch Reste des Leichtsieders A bzw. im Fall der Anordnung aus Fig. 2b noch Re ste des Schwersieders C aus dem Gemisch abgetrennt werden.The column according to the invention has been explained for a mixture of substances with three components ( Fig. 2a, b) and for a mixture of substances with four components ( Fig. 2c, d, e). As readily accessible to the person skilled in the art, the column according to the invention can also be designed for mixtures with more than four components. A correspondingly higher number of dividing walls will then have to be provided, the location of the arrangement, that is to say in the upper or in the lower part of the column, being determined by the distance between the boiling points of the components of the mixture. It is essential that at the open end of a single chamber there is an area for rectification, in which residues of the component are separated from the mixture, which are separated in this chamber before the mixture passes into the next chamber. In Fig. 2c this range corresponds to the rectification with respect to the sub-chamber 4 a of the section 35 by B are separated from the mixture remains of the middle-boiling component. The same effect also has in the inlet chamber the section between the inlet and the open end of the inlet chamber, in the case of the arrangement from FIG. 2a, remnants of the low boiler A or in the case of the arrangement from FIG. 2b, still the high boiler C from the mixture be separated.
Die Teilkammern müssen sich nicht immer ausgehend vom Kopf oder vom Sumpf der Kolonne aus erstrecken. Fig. 2f zeigt eine Zulaufkammer 3, deren ge schlossenes Ende 36 in Längsrichtung beabstandet zum Kolonnenkopf bzw. Ko lonnendeckel 5 angeordnet ist. The subchambers do not always have to extend from the top or bottom of the column. Fig. 2f shows an inlet chamber 3 , the GE closed end 36 spaced in the longitudinal direction to the column head or Ko lonnendeckel 5 is arranged.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Zuleitung in die Zulaufkammer kann auch mit einer Teilungswand kombiniert werden. Unter einer Teilungswand wird dabei ein in Längsrichtung in der Kolonne angeordnetes Teilungsblech verstanden, das in der Kolonne ein in Richtung des Kolonnenkopfes sowie des Kolonnensumpfes geöffnetes Abteil erzeugt. Ausführungsformen mit einem Teilungsblech sind in den Abbildungen der Fig. 2g bis i dargestellt.The arrangement of the feed line into the feed chamber according to the invention can also be combined with a partition wall. A dividing wall is understood to mean a dividing plate arranged in the longitudinal direction in the column, which in the column produces a compartment which is open in the direction of the column head and of the column bottom. Embodiments with a dividing plate are shown in the figures in FIGS. 2g to i.
In Fig. 2g wird ein aus vier Komponenten bestehendes Gemisch über die Zulei tung 9 in die Zulaufkammer 3 eingeleitet. Wie bei Fig. 2a beschrieben, erfolgt zunächst eine Auftrennung in den Leichtsieder A, der über Kopf aus der Zulauf kammer 3 abgeführt wird und die höher siedenden Komponenten B, C und D, die in kondensierter Form nach unten aus der Zulaufkammer 3 fließen. Sie treten in einen ersten Abschnitt 38 ein, der sich in Längsrichtung vom unteren Ende der Trennwand 2 bis zum unteren Ende der Teilungswand 37 erstreckt und zu seinen Seiten hin von der Hülle 1 und der Teilungswand 37 begrenzt wird. Dort werden durch aufsteigende heiße Gase der überwiegende Anteil der Komponente B sowie ein bestimmter Anteil der Komponente C verdampft, wobei die Komponente C einen höheren Siedepunkt aufweist als die Komponente B. Die an den Kompo nenten B und C abgereicherte flüssige Phase tritt in einen zweiten Abschnitt 39 über, der sich in Längsrichtung unterhalb des unteren Endes der Teilungswand 37 an den ersten Abschnitt 38 anschließt. Nach unten wird der zweite Abschnitt 39 vom Kolonnensumpf abgeschlossen. Beim weiteren Absinken werden die flüchti gen Bestandteile aus der flüssigen Phase verdampft, so daß sich am Sumpf eine reine Schwersiederfraktion D sammelt, die aus der Kolonne entnommen werden kann. Die gasförmigen Anteile, überwiegend Mittelsieder C sowie Reste des Schwersieders D steigen nach oben. Die heißen Gase treten entweder wieder in den ersten Abschnitt 38 ein, wo die gasförmigen Anteile der Komponente C zum Teil erneut auskondensiert werden bzw. die leichter flüchtigen Anteile sich mit den aus der Zulaufkammer 3 kommenden leichter flüchtigen gasförmigen Antei len durch den dritten Abschnitt 40, der zu den Seiten von der Trennwand 2 und der Teilungswand 37 begrenzt wird und nach oben und unten offen ist, nach oben in den vierten Abschnitt 41. Der vierte Abschnitt 41 erstreckt sich vom oberen Ende der Trennwand 37 bis zum Kopf der Kolonne und wird zu den Seiten von der Trennwand 2 und der Hülle 1 begrenzt. Im Abschnitt 41 werden die schwerer flüchtigen Anteile von nach unten strömender flüssiger Phase auskondensiert, so daß am Kopf des vierten Abschnitts 41 eine reine Mittelsiederfraktion B abge nommen werden kann. Die schwerer flüchtigen Anteile, überwiegend Anteile des Mittelsieders C, fließen nach unten, wobei sie entweder in den dritten Abschnitt 40 eintreten und beim weiteren Absteigen erneut verdampft werden, oder in den fünften Abschnitt 42, der zu den Seiten hin von der Teilungswand 37 und der Hülle 1 begrenzt wird und nach unten und oben geöffnet ist. Im fünften Abschnitt 42 tritt von unten eine heiße Gasphase ein, die überwiegend aus der Komponente C besteht. Sie steigt in dem fünften Abschnitt 42 auf und kann über den Ausgang 43 aus der Kolonne entnommen werden. Die in Fig. 2 gezeigt Ausführungsform kann nur verwendet werden, wenn ausreichende Differenzen in den Siedepunkten zwischen den Substanzen B und C vorliegen. Bei zu engem Abstand bzw. zu ge ringer Längsausdehnung der Teilungswand 37 müssen Verunreinigungen der Mittelsiederfraktion C durch Anteile der Mittelsiederfraktion B bzw. der Schwer siederfraktion D in Kauf genommen werden.In Fig. 2g, a mixture consisting of four components is introduced via the feed line 9 into the feed chamber 3 . As described in Fig. 2a, there is first a separation into the low boiler A, which is discharged overhead from the inlet chamber 3 and the higher-boiling components B, C and D, which flow down in condensed form from the inlet chamber 3 . They enter a first section 38 which extends in the longitudinal direction from the lower end of the dividing wall 2 to the lower end of the dividing wall 37 and is delimited on its sides by the casing 1 and the dividing wall 37 . There, the predominant portion of component B and a certain portion of component C are evaporated by rising hot gases, component C having a higher boiling point than component B. The depleted liquid phase at components B and C occurs in a second section 39 above, which adjoins the first section 38 in the longitudinal direction below the lower end of the partition wall 37 . The second section 39 is closed off from the bottom of the column. As it continues to drop, the volatile constituents are evaporated from the liquid phase, so that a pure high-boiler fraction D collects at the bottom, which can be removed from the column. The gaseous components, predominantly medium boilers C and residues of the high boiler D rise to the top. The hot gases either re-enter the first section 38 , where the gaseous components of component C are partially condensed out again, or the more volatile components are combined with the more volatile gaseous components coming from the inlet chamber 3 through the third section 40 . which is bounded on the sides by the partition wall 2 and the partition wall 37 and is open at the top and bottom, upwards into the fourth section 41 . The fourth section 41 extends from the upper end of the dividing wall 37 to the top of the column and is delimited on the sides by the dividing wall 2 and the casing 1 . In section 41 , the less volatile components of the liquid phase flowing downward are condensed out, so that a pure medium boiler fraction B can be removed from the top of the fourth section 41 . The less volatile fractions, predominantly fractions of the middle boiler C, flow downward, either entering the third section 40 and being vaporized again as they descend, or the fifth section 42 , which is to the sides of the dividing wall 37 and Envelope 1 is limited and is open at the top and bottom. In the fifth section 42 , a hot gas phase occurs from below, which mainly consists of component C. It rises in the fifth section 42 and can be removed from the column via the outlet 43 . The embodiment shown in FIG. 2 can only be used if there are sufficient differences in the boiling points between substances B and C. If the spacing wall 37 is too narrow or the longitudinal extent is too small, contamination of the middle boiler fraction C by portions of the middle boiler fraction B or the heavy boiler fraction D must be accepted.
Analog zu den in den Fig. 2c bis e gezeigten Ausführungsformen kann in Abhän gigkeit von den Differenzen der Siedepunkte sowie der absoluten Werte der Sie depunkte eine unterschiedliche Anordnung von Trennungswand 37 und Teilkam mern 4 gewählt werden. Die in der Mitte der Kolonne entnommene Komponente muß dabei jeweils einen genügenden Abstand von den Komponenten mit den nächstliegenden Siedepunkten aufweisen.Analogously to the embodiments shown in FIGS . 2c to e, depending on the differences in the boiling points and the absolute values of the depots, a different arrangement of the partition wall 37 and part chambers 4 can be selected. The component removed in the middle of the column must be at a sufficient distance from the components with the closest boiling points.
Bei den in den Fig. 2h und i gezeigten Ausführungsformen erfolgt die Zuleitung des Gemisches nicht unmittelbar in die Zulaufkammer. Es erfolgt zunächst eine Abtrennung der am leichtesten siedenden Komponenten A, während die höher siedenden Komponenten B bis D bzw. B bis E nach unten fließen. Als Zulauf kammer ist in diesen Ausführungen erfindungsgemäß das untere Ende der von der Teilungswand 37 gebildeten Kammer anzusehen. Der erfindungsgemäße Ort der Zuführung in die Zulaufkammer ist in den Fig. 2h und i jeweils mit den Bezugs zeichen 9' bezeichnet. Auch bei diesen Ausführungsformen bildet sich in der Zu laufkammer ein Verstärkungsteil und eine Abtriebssäule aus.In the embodiments shown in FIGS. 2h and i, the mixture is not fed directly into the feed chamber. The low-boiling components A are initially separated off, while the higher-boiling components B to D or B to E flow downward. According to the invention, the lower end of the chamber formed by the dividing wall 37 can be seen as the inlet chamber in these embodiments. The location of the supply according to the invention in the inlet chamber is in Figs. 2h and i each with the reference sign 9 '. In these embodiments, too, a reinforcing part and an output column are formed in the running chamber.
In den Teilkammern bzw. den Vereinigungskammern können Einbauten, Packun gen oder Schüttungen vorgesehen sein. Beispiele für derartige Ausführungs formen sind in den Fig. 2j und k schematisch dargestellt. In ihrem grund sätzlichen Aufbau entsprechen diese beiden Ausführungsformen der in Fig. 2a bzw. Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Bei der in Fig. 2j dargestellten Ausfüh rungsform enthält die Zulaufkammer 3 sowie die Vereinigungskammer 8 Packun gen, während die Teilkammer 4 Einbauten enthält, beim dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind dies Trennböden.In the subchambers or the unification chambers, internals, packs or fillings can be provided. Examples of such execution forms are shown schematically in FIGS. 2j and k. In its basic structure sätzlichen these two embodiments shown in Fig. 2a and Fig correspond. 1 embodiment. In the embodiment shown in FIG. 2j, the inlet chamber 3 and the combination chamber 8 contain packs, while the sub-chamber contains 4 internals, in the exemplary embodiment shown, these are partitions.
Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 2k dargestellt. Dabei enthält die Zulauf kammer 3 eine Schüttung, z. B. Glasringe, während die Teilkammer 4 Packungen enthält. In der Vereinigungskammer sind Einbauten vorgesehen. Es sind grund sätzlich sämtliche auf dem Markt erhältlichen Packungen, Schüttungen oder Ein bauten für die erfindungsgemäße Kolonne verwendbar. Ebenso können Aktiv packungen verwendet werden, die eine Umsetzung einer oder mehrerer Kompo nenten während der Destillation ermöglicht. Der Fachmann wählt für ein gegebe nes Trennproblem jeweils die geeigneten Packungen, Schüttungen oder Einbauten aus.Another possibility is shown in Fig. 2k. The inlet chamber 3 contains a bed, z. B. glass rings, while the sub-chamber contains 4 packs. Internals are provided in the union chamber. Basically, all packs, beds or structures available on the market can be used for the column according to the invention. Active packs can also be used, which enable one or more components to be converted during the distillation. The person skilled in the art selects the suitable packings, fillings or internals for a given separation problem.
In Fig. 2l zeigt eine spezielle Ausführungsform der in den Fig. 1 und 2a ge zeigten Kolonne. Die Zulaufkammer 3 und die Teilkammer 4 sind nicht durch eine Trennwand getrennt, sondern als selbständige Kolonnenäste ausgebildet, de ren Außenwand vor der Hülle 1 gebildet wird. Die Auftrennung des Stoffgemi sches erfolgt in der gleichen Weise wie bei Fig. 1 beschrieben. In Fig. 2l shows a specific embodiment of the ge in Figs. 1 and 2a showed column. The inlet chamber 3 and the sub-chamber 4 are not separated by a partition, but are formed as independent column branches, de ren outer wall is formed in front of the shell 1 . The separation of the substance mixture takes place in the same way as described in FIG. 1.
In Fig. 2m ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Druck in der Zulauf kammer niedriger ist als in der Vereinigungskammer 8 bzw. der Teilkammer 4. Das zu trennende Stoffgemisch wird über Zuleitung 9 in die Zulaufkammer 3 ein geleitet. Das Stoffgemisch wird von einem Leichtsieder A, einem Mittellieder B und einem Schwerlieder C gebildet. Dort wird der Leichtsieder durch aufsteigen de heiße Gase verdampft und wird schließlich durch Dampfausleitung 12 aus der Kolonne geführt.In Fig. 2m an embodiment is shown in which the pressure in the inlet chamber is lower than in the union chamber 8 or the sub-chamber 4th The mixture of substances to be separated is passed via feed line 9 into the feed chamber 3 . The mixture of substances is formed by a low boiler A, a middle section B and a heavy section C. There the low boiler is evaporated by rising hot gases and is finally led out of the column through steam outlet 12 .
Der ausgeleitete Dampf wirk kondensiert und zumindest teilweise wieder über Rückführungsleitung 13 in die Zulaufkammer 3 zurückgeführt. Dort fließt das Kondensat nach unten, wobei leichterflüchtige Bestandteile verdampft werden und schwererflüchtige Bestandteile aus der Gasphase auskondensiert werden. Auf dem Boden 101 sammelt sich Kondensat, das aus dem Mittelsieder B und dem Schwersieder C besteht. Das Kondensat wird über Leitung 102 mit Hilfe der Pumpe 103 abgeführt und zwangsweise der Vereinigungskammer 8 zugeführt.The discharged steam is condensed and at least partially returned to the inlet chamber 3 via the return line 13 . There the condensate flows downwards, whereby volatile constituents are evaporated and less volatile constituents are condensed out of the gas phase. Condensate, which consists of the middle boiler B and the high boiler C, collects on the bottom 101 . The condensate is discharged via line 102 with the aid of the pump 103 and is forcibly fed to the union chamber 8 .
In der Vereinigungskammer 8 herrscht ein höherer Druck als in der Zulaufkam mer 3. Das Kondensat aus der Zulaufkammer 3 fließt in der Vereinigungskammer 8 nach unten, wobei Anteile des Mittelsieders B verdampft werden und nach oben steigen. Der Schwersieder C sammelt sich im Sumpf der Vereinigungskammer 8 an und wird von dort aus der Kolonne geführt. Die nach oben steigenden Anteile des Mittelsieders B gelangen zum einen in die Teilkammer 4 und zum anderen über das Drosselorgan 104 und Gasdurchlaß 105 in die Zulaufkammer 3. Durch das Drosselorgan 104 wird das auftsteigende Gas vom höheren Druck in der Ver einigungskammer 8 auf den niedrigeren Druck der Zulaufkammer 3 entspannt.In the union chamber 8 there is a higher pressure than in the inlet chamber 3 . The condensate from the inlet chamber 3 flows downward in the union chamber 8 , portions of the middle boiler B being evaporated and rising upwards. The high boiler C collects in the bottom of the union chamber 8 and is led out of the column from there. The rising portions of the medium boiler B firstly enter the partial chamber 4 and secondly via the throttle element 104 and gas passage 105 into the inlet chamber 3 . By the throttle body 104 , the rising gas is expanded from the higher pressure in the unification chamber 8 to the lower pressure of the inlet chamber 3 .
Die in den Fig. 2a-m dargestellten Kolonnen weisen jeweils externe Verdampfer und Kondensatoren auf. Es ist ebenso möglich, interne Verdampfer und Konden satoren zu verwenden. The columns shown in FIGS. 2a-m each have external evaporators and condensers. It is also possible to use internal evaporators and condensers.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kolonne, wobei die Lage des Schnitts durch den Abschnitt der Kolonne gelegt ist, in dem die Teil kammern bzw. Zulaufkammer angeordnet sind. Die Fig. 3a bis f zeigen dabei bei spielhafte Anordnungen für ein Gemisch aus drei Komponenten, während die in Fig. 3g bis 1 gezeigten Anordnungen Beispiele für ein Gemisch mit vier Kompo nenten zeigen. Fig. 3 shows a cross section through the column according to the invention, the position of the section being laid through the section of the column in which the part chambers or feed chamber are arranged. FIGS. 3a-f show in this case play exemplary arrangements for a mixture of three components, show while the components in Fig. 3g to 1 arrangements shown examples of a mixture of four Comp.
In den Figuren sind die Hülle jeweils mit der Bezugsziffer 1 und die Trennwand mit der Bezugsziffer 2 bzw. 2a und 2b bezeichnet.In the figures, the shell is designated by the reference number 1 and the partition by the reference number 2 or 2 a and 2 b.
Fig. 3a zeigt eine Aufteilung, in der der Querschnitt durch die Trennwand 2 in zwei gleichmäßige Hälften geteilt ist. Je nach den Mengenverhältnissen der in dem zu trennenden Gemisch enthaltenen Komponenten können jedoch auch ande re Verhältnisse gewählt werden. Fig. 3b zeigt eine Anordnung der Trennwand 2, wobei der Querschnitt im Verhältnis 2 : 1 bzw. in der Fig. 3c im Verhältnis 3 : 1 geteilt wird. In den Fig. 3b und c wird die Trennwand 2 jeweils von zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Blechen gebildet. Fig. 3d zeigt eine Aus führungsform mit einer gewölbten Trennwand 2. Mit der in Fig. 3d gezeigten Ausführungsform können Ausdehnungsphänomene durch Temperatur schwankungen leichter beherrscht werden. Besonders vorteilhaft sind die in den Fig. 3e und f gezeigten Ausführungsformen. In der Fig. 3e sind die Teilkammern konzentrische angeordnet. Temperaturdifferenzen über den Querschnitt heben sich daher auf und führen nicht zu Verspannungen der Kolonne. In der Fig. 3f ist eine der Teilkammern in mehrere Röhren unterteilt. Die in den Röhren enthaltene Phase wird im oberen oder unteren Teil durch einen gemeinsamen Raum, der mit allen Röhren verbunden ist, vereinigt. Fig. 3a shows a division in which the cross section through the partition 2 is divided into two even halves. Depending on the proportions of the components contained in the mixture to be separated, other ratios can also be selected. FIG. 3b shows an arrangement of the partition wall 2, wherein the cross-section in the ratio 2: 1 is divided. 1 in Figure 3c in the ratio 3 or. In Figs. 3b and c, the partition wall 2 is formed in each of two mutually arranged at an angle plates. Fig. 3d shows an imple mentation form with a curved partition 2 . With the embodiment shown in Fig. 3d expansion phenomena can be more easily controlled by temperature fluctuations. The embodiments shown in FIGS. 3e and f are particularly advantageous. In FIG. 3e the partial chambers are arranged concentrically. Temperature differences across the cross-section therefore cancel each other out and do not lead to tension in the column. In Fig. 3f one of the partial chambers is divided into several tubes. The phase contained in the tubes is united in the upper or lower part by a common space that is connected to all tubes.
In den Fig. 3g bis 1 sind entsprechende Beispiele für Anordnungen für ein Ge misch mit vier Komponenten gezeigt. In Fig. 3g ist eine Anordnung mit zwei pa rallelen planaren Trennwänden 2a und 2b gezeigt. In Fig. 3h ist eine Anordnung mit drei Kreissegmenten gezeigt, die jeweils eine Teilkammer bilden und von einer Trennwand 2 getrennt werden. In Fig. 3j ist wiederum eine konzentrische Anordnung von drei Teilkammern gezeigt. In Fig. 3k eine Anordnung mit zwei Röhren, wobei jede Röhre zur Abtrennung einer bestimmten von der in der ande ren Röhre abgetrennten Komponente verschiedenen Komponente dient. Es sind beliebige Kombinationen denkbar. In den Fig. 3i und l sind beispielhaft Kombi nationen von ringförmigen und planaren Trennwänden gezeigt.In Figs. 3g to 1 corresponding examples of arrangements for a Ge are shown mixed with four components. In Fig. 3g is an arrangement with two pa rallelen planar partition walls 2 a and 2 b shown. In Fig. 3h is shown an arrangement with three circular segments, each forming a part of the chamber and are separated by a partition 2. In Figure 3j., In turn, a concentric arrangement is shown of three sub-chambers. In Fig. 3k, an arrangement with two tubes, each tube being used to separate a certain component different from the component separated in the other tube. Any combination is conceivable. In Figs. 3i and l are exemplary combi nations of annular and planar partition walls shown.
In den Fig. 4 und 5 sind die beiden Möglichkeiten für die Anordnung zur Tren nung eines Gemisches aus drei Komponenten in größerem Detail dargestellt. Da bei entspricht Fig. 4 der in Fig. 1 bzw. Fig. 2a dargestellten Ausführungsform und Fig. 5 der in Fig. 2b dargestellten Ausführungsform. Zur Trennung der einzelnen Komponenten wird daher auf die entsprechenden Abschnitte verwiesen. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind in der Zulaufkammer 3 mehrere Zwi schenböden 16 angeordnet. Auf diesen Zwischenböden kann beispielsweise Pac kungsmaterial angeordnet sein. Die gasförmigen Komponenten werden durch Dampfausleitung 12 aus der Zulaufkammer bzw. Dampfausleitung 14 aus der Teilkammer 4 ausgeleitet. Die Kolonne weist einen Kolonnendeckel 5 auf, an den die Kolonne aufgehängt ist. Am unteren Ende ist die Kolonne frei gelagert. Auf diese Weise können Verspannungen, die durch Temperaturschwankungen inner halb der Kolonne und die damit verbundene unterschiedliche Materialausdehnung entstehen, ausgeglichen werden.In Figs. 4 and 5, the two possibilities for the arrangement to Tren voltage of a mixture of three components shown in greater detail. Since in the embodiment 5 shown in Fig. 2b corresponding to Fig. 4 in Fig. 1 and Fig. 2a embodiment, and as shown Fig.. To separate the individual components, please refer to the relevant sections. In the embodiment shown in FIG. 4, a plurality of intermediate floors 16 are arranged in the inlet chamber 3 . For example, Pac material can be arranged on these shelves. The gaseous components are discharged through steam discharge 12 from the inlet chamber or steam discharge 14 from the partial chamber 4 . The column has a column cover 5 on which the column is suspended. The column is freely stored at the lower end. In this way, tensions caused by temperature fluctuations within the column and the associated different material expansion can be compensated.
In Fig. 5 ist die der Fig. 2b entsprechende Ausführungsform detaillierter darge stellt. Bei dieser Ausführungsform enthält die Zuführungskammer 3 ebenfalls Zwischenböden 16. Die Zwischenböden sind auch in der Vereinigungskammer 8 vorgesehen. Die Kolonne weist wiederum einen Kolonnendeckel 5 auf, an dem die Kolonne aufgehängt ist.In FIG. 5, FIG. 2b corresponding embodiment is detailed provides Darge. In this embodiment, the feed chamber 3 also contains intermediate floors 16 . The intermediate floors are also provided in the union chamber 8 . The column in turn has a column cover 5 on which the column is suspended.
Fig. 6 zeigt in größerem Detail den Aufbau der Zwischenböden 16, wie er bei spielsweise in den Zulaufkammern 3 in den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 verwendet wird. Zwei übereinander liegende Zwischenböden 16 werden jeweils entlang einer ihrer Seiten durch einen Zuganker 43 gegeneinander verspannt und damit fixiert. Auf der gegenüberliegenden Seite ist an der Unterseite des Zwi schenboden 16 ein Hemd 44 befestigt. Dieses greift mit seinem unteren Ende in eine am äußeren Rand des darunter angeordneten Zwischenboden 16 angeordnete Abdichtung 45 ein. Die Abdichtung 45 besteht aus einem U-förmigen Profil, das den Rand des Hemds zu einer Seite umschließt. Zwischen Hemd und U-förmigem Profil ist beispielsweise Flüssigkeit enthalten, wodurch eine Abdichtung des Raumes zwischen zwei Zwischenböden 16 zur Außenseite hin gewährleistet ist. Durch den gewählten Aufbau können Verspannung, die durch Temperaturdiffe renzen über die Länge der Kolonne vorliegen, ausgeglichen werden. Fig. 6 shows in greater detail the structure of the intermediate floors 16 , as used for example in the inlet chambers 3 in the embodiments of FIGS. 4 and 5. Two intermediate floors 16 lying one above the other are each braced against one another along one of their sides by a tie rod 43 and thus fixed. On the opposite side, a shirt 44 is fastened to the underside of the intermediate floor 16 . This engages with its lower end in a seal 45 arranged on the outer edge of the intermediate floor 16 arranged underneath. The seal 45 consists of a U-shaped profile which encloses the edge of the shirt on one side. Liquid is contained, for example, between the shirt and the U-shaped profile, which ensures that the space between two intermediate floors 16 is sealed off from the outside. Due to the selected structure, tension that is limited by temperature differences over the length of the column can be compensated for.
11
Hülle
Cover
22
Trennwand
partition wall
33rd
Zulaufkammer
Inlet chamber
33rd
a Verstärkungssäule
a reinforcement column
33rd
b Abtriebssäule
b Output column
44
Teilkammer
Sub-chamber
55
Kolonnendeckel
Column cover
66
offenes Ende
open end
77
offenes Ende
open end
88th
Vereinigungskammer
Association Chamber
99
Zuleitung
Supply
1010th
Sumpfablauf
Swamp drain
1111
Dampfzuführung
Steam supply
1212th
Dampfausleitung
Steam discharge
1313
Rückführungsleitung
Return line
1414
Dampfausleitung
Steam discharge
1515
Rückführungsleitung
Return line
1616
Zwischenböden
Intermediate floors
1717th
Öffnungen
openings
1818th
Packungen/Schüttungen/Einbauten
Packs / fillings / internals
1919th
Öffnungen
openings
2020th
Kamin
stack
2121
Ableitung
Derivative
2222
Verdampfer
Evaporator
2323
Dampfrückführungsleitung
Steam return line
2424th
Dampfausleitung
Steam discharge
2525th
Kondensator
capacitor
2626
Rückführungsleitung
Return line
2727
Ausgang
output
2828
Ableitung
Derivative
2929
Verdampfer
Evaporator
3030th
Dampfzuleitung
Steam supply
3131
Ausgang
output
3232
erste Vereinigungskammer
first union chamber
3333
Zwischengang
Intermediate course
3434
zweite Vereinigungskammer
second union chamber
3535
Abschnitt
section
3636
geschlossenes Ende
closed end
3737
Teilungswand
Partition wall
3838
erster Abschnitt
first section
3939
zweiter Abschnitt
second part
4040
dritter Abschnitt
third section
4141
vierter Abschnitt
fourth section
4242
fünfter Abschnitt
fifth section
4343
Zuganker
Tie rod
4444
Hemd
shirt
4545
Abdichtung
seal
101101
Boden
ground
102102
Leitung
management
103103
Pumpe
pump
104104
Drosselorgan
Throttle body
105105
Gasdurchlaß
Gas passage
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