DE102007062976A1 - Micro-rectification column for the thermal separation of liquids - Google Patents
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Abstract
Um eine Rektifikationskolonne bereitzustellen, die für eine Vielzahl von sehr unterschiedlichen Trennaufgaben bei der präparativen Trennung von kleinen Mengen an Flüssigkeitsgemischen, wie z.B. in einem Feinchemikalienlabor oder in einem wissenschaftlichen Labor einsetzbar ist, wird erfindungsgemäß eine Mikrorektifikationskolonne für die thermische Trennung von Flüssigkeiten vorgeschlagen, die mehrere in der Mikrorektifikationskolonne angeordnete, und den Kolonneninnenraum unterteilende Kolonnenböden aufweist, wobei die Mikrorektifikationskolonne weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Kolonnengehäuse und wenigstens einen Kolonneneinsatz umfasst, wobei die Kolonnenböden an dem Kolonneneinsatz angeordnet sind, und wobei der Kolonneneinsatz entnehmbar im Kolonnengehäuse angeordnet ist. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mikrorektifikationskolonne können für mehrere verschiedene individuelle Trennaufgaben bessere Trennleistungen erzielt werden als mit einer herkömmlichen Rektifikationskolonne.To provide a rectification column useful for a variety of very different separation tasks in the preparative separation of small quantities of liquid mixtures, e.g. can be used in a fine chemical laboratory or in a scientific laboratory, the invention proposes a micro-rectification column for the thermal separation of liquids, which has a plurality of arranged in the micro-rectification and the column interior dividing column trays, wherein the micro-rectification column is further characterized in that it is a column housing and comprising at least one column insert, wherein the column bottoms are arranged on the column insert, and wherein the column insert is removably arranged in the column housing. With the micro-rectification column proposed according to the invention, better separation performances can be achieved for a plurality of different individual separation tasks than with a conventional rectification column.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrorektifikationskolonne für die thermische Trennung von Flüssigkeiten mit mehreren in der Mikrorektifikationskolonne angeordneten, und den Kolonneninnenraum unterteilenden Kolonnenböden.The The present invention relates to a micro-rectification column for the thermal Separation of liquids with several arranged in the micro rectification column, and the column interior dividing column bottoms.
Destillation und Rektifikation sind Verfahren für die destillative Auftrennung von Flüssigkeitsgemischen. Im Vergleich zur einfachen Destillation ist die Rektifikation mehrstufig ausgebildet und bietet hierdurch eine deutlich höhere Trennleistung. Die Mehrstufigkeit wird bei der Rektifikation dadurch bewirkt, daß flüssige Phase und gasförmige Phase in der Kolonne unter unmittelbarer Berührung im Gegenstrom zueinander geführt werden. Hierzu sind in einer Rektifikationskolonne Vorrichtungen (Packungen, Füllkörper, Kolonnenböden) vorgesehen, die eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der flüssigen Phase und der gasförmigen Phase ermöglichen.distillation and rectification are methods for distillative separation of liquid mixtures. Compared to simple distillation, the rectification is multi-stage trained and thereby offers a significantly higher separation efficiency. The multistage is effected in the rectification by liquid phase and gaseous phase in the column under direct contact in countercurrent to each other guided become. For this purpose, devices are in a rectification column (Packings, fillers, column bottoms) provided, the one possible size contact area between the liquid phase and the gaseous Phase enable.
An der Kontaktfläche zwischen flüssiger Phase und gasförmiger Phase in einem bestimmten Bereich einer Rektifikationskolonne kann sich bei gegebener Temperatur und gegebenem Druck und bei ausreichend langem Kontakt theoretisch ein Gleichgewicht der Stoffe, die in der flüssigen Phase vorliegen, und der Stoffe, die in der gasförmigen Phase vorliegen, einstellen. Dies ist tatsächlich jedoch nur bei der idealen Kolonne der Fall. Zwar wird der Idealzustand der Gleichgewichtseinstellung in der Praxis üblicherweise nicht erreicht, dennoch reichern sich bei der Rektifikation durch das Gegenstromprinzip die leichter flüchtigen Komponenten des Flüssigkeitsgemisches in Richtung des Kolonnenkopfes an und die schwerer flüchtigen in Richtung des Kolonnenbodens. Die Trennleistung einer Kolonne kann dann aus den Parametern der tatsächlich erfolgten Trennung rechnerisch bestimmt werden und wird ausgedrückt in Form der errechneten Anzahl der theoretischen Böden.At the contact surface between liquid phase and gaseous Phase in a given range of a rectification column can at a given temperature and pressure and if sufficient long contact theoretically a balance of substances that in the liquid Phase, and the substances that are in the gaseous phase, adjust. This is indeed but only with the ideal column of the case. Although the ideal state the equilibration in practice usually not achieved Nevertheless, in the rectification by the countercurrent principle accumulate the more volatile Components of the liquid mixture in the direction of the column head and the less volatile in the direction of the bottom of the column. The separation efficiency of a column can then mathematically calculated from the parameters of the actual separation be determined and expressed in the form of the calculated number of theoretical plates.
Die Rektifikation ist ein industriell häufig angewandtes Verfahren zur Stofftrennung und wird beispielsweise eingesetzt beim Brennen alkoholischer Getränke, bei der Erdölraffination, bei der industriellen Herstellung von Flüssigchemikalien und bei der destillativen Auftrennung von verflüssigter Luft in ihre Bestandteile.The Rectification is a commonly used industrial process for substance separation and is used for example during firing alcoholic beverages, in oil refining, in the industrial production of liquid chemicals and in the distillative Separation of liquefied Air in their components.
Rektifikationskolonnen sind säulen- oder turmartige Geräte oder Apparate aus beispielsweise Glas, metallischen Werkstoffen oder Keramik. Im Bereich des Kolonnensumpfes ist üblicherweise ein Verdampfer angeordnet und im Bereich des Kolonnenkopfes befindet sich allgemein ein Kondensator. In der Regel befindet sich im unteren Bereich der Rektifikationskolonne ein Einlaß und am Kolonnenkopf bzw. im Bereich des Kondensators ein Auslaß, wobei Einlaß und Auslaß so gestaltet sein können, daß ein kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Betrieb der Kolonne erfolgen kann.rectification columns are columnar or tower-like devices or apparatuses made of, for example, glass, metallic materials or ceramics. In the area of the column bottom is usual arranged an evaporator and located in the region of the column head generally a capacitor. Usually located in the bottom The rectification column an inlet and at the top of the column or in the region of the condenser an outlet, wherein the inlet and outlet designed so that can be a continuous one or discontinuous operation of the column can take place.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenkolonne. Bei einer Bodenkolonne sind die Vorrichtungen, die vorgesehen sind, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der flüssigen Phase und der gasförmigen Phase zu ermöglichen, Kolonnenböden. Kolonnenböden sind üblicherweise waagerechte, plattenförmige Einbauten, die in bestimmten Abständen in die zylindrische Kolonne eingebaut sind. Die Böden von Bodenkolonnen können sieb- oder gitterförmig ausgestaltet sein oder andere Einrichtungen aufweisen, durch die die gasförmige Phase den Boden durchdringen kann, wie z. B. Bohrungen, Schlitze, glockenförmige Durchlässe oder Ventile. Bei der Rektifikation fließt die flüssige Phase auf einer Seite der Kolonne auf den Kolonnenboden und von dort quer über den Boden und an der anderen Seite über ein Wehr auf den darunter liegenden Boden. Die Flüssigkeitsschicht, die sich auf dem Kolonnenboden befindet, kommt hierbei mit der gasförmigen Phase in Kontakt. Sind im Kolonnenboden Öffnungen vorgesehen, durch die die gasförmige Phase hindurchtreten kann, so bildet sich eine sogenannte Sprudelschicht aus. Bei Glockenböden kann ein Teil der durch die im Boden vorgesehenen Öffnungen durchtretenden gasförmigen Phase an den über den Öffnungen angeordneten Gloc ken kondensieren, wobei das Kondensat von dort auf den Glockenboden gelangt, wo es sich ansammelt.The The present invention relates to a tray column. In a tray column are the devices that are designed to maximize the contact surface between the liquid Phase and the gaseous To enable phase Column trays. column trays are common horizontal, plate-shaped Built-in, at certain intervals in the cylindrical column are installed. The floors of soil columns can screen or lattice-shaped be configured or have other facilities through which the gaseous Phase can penetrate the ground, such. B. holes, slots, bell passages or valves. During rectification, the liquid phase flows on one side the column on the bottom of the column and from there across the Floor and on the other side over a weir on the floor below. The liquid layer, which is located on the bottom of the column, comes here with the gaseous phase in contact. Are provided in the bottom of the column openings, through the gaseous Phase can pass, so forms a so-called bubble layer out. With bubble trays may be a part of passing through the openings provided in the bottom gaseous Phase to the over the openings arranged Gloc ken condense, the condensate from there reaches the bottom of the bell where it accumulates.
Die Bauweise eines Kolonnenbodens beeinflußt in hohem Maße die Trenneigenschaften einer Rektifikationskolonne für eine bestimmte Trennaufgabe. Alleine die unterschiedlichen Fließeigenschaften des zu trennenden Gemischs und seiner Komponenten machen es erforderlich, daß man für eine bestimmte Trennaufgabe die geeignete Kolonnenbodenbauweise und die optimalen Eigenschaften der Kolonnenböden, wie z. B. Material, Oberflächeneigenschaften, Größe der Poren, Öffnungen oder Schlitze, ermittelt. Bei der Herstellung einer Kolonne werden diese Eigenschaften üblicherweise vorab festlegt, wodurch man ein Kolonne erhält, die für eine bestimmte Trennaufgabe optimiert ist, die für eine andere Trennaufgabe dagegen nicht unbedingt geeignet sein muß. Demzufolge benötigt man für unterschiedliche Trennaufgaben unter Umständen auch mehrere verschiedene Rektifikationskolonnen, was mit entsprechend erhöhten Anschaffungskosten verbunden ist. Gerade in Bereichen, in denen man mit sehr unterschiedlichen Trennaufgaben konfrontiert ist, wie z. B. bei der Herstellung von kleinen Mengen an bestimmten Chemikalien für wissenschaftliche Labors oder bei der Herstellung von Feinchemikalien, stellt dies ein Problem dar.The Construction of a tray greatly affects the separation properties a rectification column for a certain separation task. Alone the different flow properties of the mixture to be separated and its components make it necessary to that he for one certain separation task the appropriate column bottom construction and the optimum properties of the column bottoms, such. B. material, surface properties, Size of the pores, openings or slots, detected. In the production of a column these properties usually specifies in advance, whereby one receives a column, for a particular separation task that is optimized for another separation task, however, does not necessarily have to be suitable. As a result, needed one for one different separation tasks may also be several different Rectification columns, which is associated with correspondingly higher acquisition costs is. Especially in areas where you are with very different Separation tasks is faced, such. B. in the production of small quantities of certain chemicals for scientific laboratories or in the manufacture of fine chemicals, this poses a problem represents.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rektifikationskolonne bereitzustellen, die für eine Vielzahl von sehr unterschiedlichen Trennaufgaben bei der präparativen Trennung von kleinen Mengen an Flüssigkeitsgemischen, wie z. B. in einem Feinchemikalienlabor oder in einem wissenschaftlichen Labor einsetzbar ist. Es ist außerdem gewünscht, daß diese Rektifikationskolonne im Hinblick auf die jeweiligen Trennaufgaben bessere Trennleistungen bietet als eine herkömmliche Rektifikationskolonne.It is therefore an object of the present invention, a rectification column to provide for a variety of very different separation tasks in the preparative Separation of small amounts of liquid mixtures, such. B. in a fine chemical laboratory or in a scientific Laboratory is used. It is also desired that these Rectification column with regard to the respective separation tasks offers better separation performance than a conventional rectification column.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mikrorektifikationskolonne der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mikrorektifikationskolonne ein Kolonnengehäuse und wenigstens einen Kolonneneinsatz umfaßt, wobei die Kolonnenböden an dem Kolonneneinsatz angeordnet sind, und wobei der Kolonneneinsatz entnehmbar im Kolonnengehäuse angeordnet ist.These Task is solved by a micro rectification column of the type mentioned, characterized in that the micro-rectification column a column housing and at least one column insert, wherein the column bottoms at the Column insert are arranged, and wherein the column insert can be removed in the column housing is arranged.
Dadurch, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Kolonnenböden nicht unmittelbar am Kolonnengehäuse angeordnet sind, sondern an einem Kolonneneinsatz, der wiederum entnehmbar im Kolonnengehäuse angeordnet ist, können bei der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne je nach Trennaufgabe unterschiedliche Kolonnenböden zur Unterteilung des Kolonneninnenraums in das Kolonnengehäuse eingebracht werden. Besonders vorteilhaft ist hier bei, daß dadurch, daß die Kolonnenböden am jeweiligen Kolonneneinsatz angeordnet sind, alle Kolonnenböden gleichzeitig aus dem Kolonnengehäuse entnommen werden können, und es kann dann ein anderer Kolonneneinsatz mit anderen Kolonnenböden oder mit einer anderen Anzahl und Anordnung von Kolonnenböden in das Kolonnengehäuse eingebracht werden. Außerdem können an den in dem entnommenen Kolonneneinsatz angeordneten Kolonnenböden Veränderungen vorgenommen werden, oder es können die in dem entnommenen Kolonneneinsatz angeordneten Kolonnenböden durch andere Kolonnenböden ausgetauscht werden, oder es können Anzahl und Anordnung Kolonnenböden geändert werden. Die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne ist hierdurch für eine Vielzahl von sehr unterschiedlichen Trennaufgaben einsetzbar und kann durch die Auswahl der eingesetzten Kolonnenböden und die Auswahl der Kolonnenbodenzahl und -anordnung im Hinblick auf die jeweilige Trennaufgabe optimiert werden, um die für diese Trennaufgabe bestmögliche Trennleistungen zu erreichen.Thereby, that according to the present Invention the column bottoms not directly on the column housing are arranged, but at a column insert, in turn removable in the column housing is arranged in the micro-rectification column according to the invention depending on the separation task different column bottoms for subdivision of the column interior in the column housing be introduced. Particularly advantageous here is that thereby, that the Column bottoms at respective column insert are arranged, all column bottoms simultaneously from the column housing can be taken and then it can be another column insert with other column bottoms or with a different number and arrangement of column bottoms in the column housing be introduced. Furthermore can at the column bottoms arranged in the removed column insert changes be made or it can the column bottoms arranged in the withdrawn column insert by others column trays be exchanged, or it can Number and arrangement of column trays can be changed. The micro-rectification column according to the invention this is for a variety of very different separation tasks can be used and can by selecting the used column bottoms and the selection of the column bottom number and arrangement with regard to the respective separation task can be optimized to those for this Separation task best possible To achieve separation efficiency.
Die Kolonnenböden sind vorzugsweise unter Glockenböden, Ventilböden, Siebböden oder Gitterböden ausgewählt. Vorzugsweise sind in dem Kolonneneinsatz wenigstens 3 und bis zu 30 Kolonnenböden angeordnet. Noch bevorzugter sind in dem Kolonneneinsatz wenigstens 5 und bis zu 20 Kolonnenböden angeordnet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung haben alle Kolonnenböden die gleiche Bauweise. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Kolonnenböden verschieden aufgebaut, so daß in einem Kolonneneinsatz beispielsweise Glockenböden mit Siebböden, Glockenböden mit Ventilböden oder Ventilböden mit Gitterböden kombiniert sind usw..The column trays are preferably under bubble trays, Valve trays, sieve trays or grid floors selected. Preferably, in the column feed, at least 3 and up to 30 column bottoms arranged. More preferably, at least in the column feed 5 and up to 20 column bottoms arranged. In one embodiment all column bottoms have the same construction. at an alternative embodiment of the Invention are the column bottoms constructed differently, so that in a column insert, for example, bubble trays with sieve trays, bubble trays with valve trays or valve bottoms with grid floors combined etc.
Die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne ist aufgrund der Möglichkeit die Art, Anzahl und Anordnung der Kolonnenböden schnell und leicht zu variieren von besonderem Vorteil bei der präparativen Trennung von kleinen Mengen verschiedener Flüssigkeitsgemische in einem Feinchemikalienlabor. Auch bei der Fraktionierung von nur in sehr kleinen Mengen verfügbaren Stoffgemischen, wie z. B. Gemische von bestimmten ätherische Ölen, kann die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne in vorteilhafter Weise durch Auswahl der Art, Anzahl und Anordnung der Kolonnenböden schnell und leicht an die jeweilige Trennaufgabe angepaßt werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne ausgesprochen nützlich in einem Entwicklungs- oder Forschungslabor, in dem für bestimmte Trennaufgaben geeignete destillative Trennsysteme gesucht werden oder in dem die Parameter der Rektifikation und deren Wechselwirkung grundsätzlich untersucht werden.The Microresification column according to the invention is due to the possibility the nature, number and arrangement of the trays fast and easy to vary of particular advantage in the preparative separation of small Quantities of different liquid mixtures in a fine chemicals laboratory. Even with the fractionation of only available in very small quantities Mixtures, such. As mixtures of certain essential oils, can the micro-rectification column according to the invention advantageously by selecting the type, number and arrangement the column bottoms be adapted quickly and easily to the respective separation task. About that In addition, the micro-rectification column according to the invention very useful in a development or research laboratory, in which for certain Separation tasks suitable distillative separation systems are sought or in which the parameters of rectification and their interaction in principle to be examined.
Die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne ist insbesondere für den Einsatz in technischen oder wissenschaftlichen Labors konzipiert. Die Größe der Kolonne ist daher dem Labormaßstab angepaßt. So hat der Innenraum des Kolonnengehäuses vorzugsweise eine Gesamthöhe im Be reich von 5 cm bis 100 cm, vorzugsweise eine Gesamthöhe im Bereich von 10 cm bis 50 cm und besonders bevorzugt eine Gesamthöhe im Bereich von 10 cm bis 30 cm. Die Anzahl der Kolonnenböden beträgt bezogen auf die Höhe des Kolonneninnenraums vorzugsweise von 1 Kolonnenboden pro 0,5 cm bis 1 Kolonnenboden pro 3 cm, vorzugsweise von 1 Kolonnenboden pro 1 cm bis 1 Kolonnenboden pro 2 cm.The Microresification column according to the invention is especially for designed for use in technical or scientific laboratories. The size of the column is therefore the laboratory scale customized. Thus, the interior of the column housing preferably has an overall height in Be rich from 5 cm to 100 cm, preferably a total height in the range of 10 cm to 50 cm and most preferably an overall height in the range of 10 cm to 30 cm. The number of column bottoms is based on the height of the column interior, preferably from 1 column tray per 0.5 cm to 1 column tray per 3 cm, preferably from 1 column tray per 1 cm to 1 column bottom per 2 cm.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne besteht das Kolonnengehäuse aus einem Bauteil, in das der Kolonneneinsatz gas- und flüssigkeitsdicht einsteckbar ist, wobei hierdurch das Kolonnengehäuse in Verbindung mit dem Kolonneneinsatz einen abgeschlossenen von den Kolonnenböden unterteilten Kolonneninnenraum ausbildet.at an embodiment the micro-rectification column according to the invention there is the column housing from a component in which the column insert gas and liquid-tight can be inserted, thereby the column housing in conjunction with the column insert a closed column interior divided by the column bottoms formed.
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne besteht das Kolonnengehäuse aus wenigstens zwei Kolonnengehäuseteilen, wobei die Kolonnengehäuseteile lösbar gas- und flüssigkeitsdicht so miteinander verbindbar sind, daß hierdurch die Kolonnengehäuseteile gegebenenfalls in Verbindung mit dem Kolonneneinsatz den Kolonneninnenraum ausbilden. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß bei einem zwei- oder mehrteiligen Kolonnengehäuse die Kolonnengehäuseteile durch Verbindungsmittel sehr fest miteinander verbunden werden können, um sicher zu stellen, daß ein gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossener Kolonneninnenraum entsteht. Für diese Zwecke geeignete Verbindungsmittel können beispielsweise Schrauben, Spangen oder Klemmen sein, durch die die Kolonnengehäuseteile so aneinander gepreßt werden können, daß die Kolonnengehäuseteile einen gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Kolonneninnenraum ausbilden.In another embodiment of the micro-rectification column according to the invention, the column housing consists of at least two column housing parts, wherein the column housing parts are releasably gas- and liquid-tight connected to each other so that thereby the column housing parts optionally in conjunction with the column training the column interior. The advantage of this embodiment is that in a two- or multi-part column housing, the column housing parts can be very firmly interconnected by connecting means to ensure that a gas- and liquid-tightly sealed column interior is formed. Suitable for this purpose connecting means may be, for example, screws, clips or clamps through which the column housing parts can be pressed against each other so that the column housing parts form a gas and liquid-tight sealed column interior.
Die Formulierung „gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen" wird hier so verstanden, daß aus dem in dieser Weise abgeschlossenen Kolonneninnenraum keine Gase oder Flüssigkeiten unkontrolliert entweichen können und auch keine Gase oder Flüssigkeiten unkontrolliert von außen in den in dieser Weise abgeschlossenen Kolonneninnenraum eindringen können. Gerade das Abdichten einer aus einem Kolonnengehäuse und einem entnehmbaren Kolonneneinsatz oder gar aus einem mehrteiligen Kolonnengehäuse und einem Kolonneneinsatz aufgebauten Mikrorektifikationskolonne stellt eine große Herausforderung dar, da die Kolonne in einem breiten Temperaturbereich, der beispielsweise von Raumtemperatur bis über 400°C reichen kann, betrieben wird. Außerdem umfassen die Trenngemische häufig organische Lösungsmittel, die viele übliche Dichtungsmaterialien angreifen. Darüber hinaus werden bestimmte destillative Trennungen mit Unterdruck im Kolonneninnenraum gefahren. Bei anderen Trennungen entsteht im Laufe der Rektifikation im Kolonneninnenraum ein großer Überdruck. Der Kolonneninnenraum der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist daher vorzugsweise auch bei Ko lonneninnenraumtemperaturen von bis zu 250°C, noch bevorzugter sogar bei Kolonneninnenraumtemperaturen von bis zu 400°C gas- und flüssigkeitsdicht abschließbar. Vorzugsweise ist der Kolonneninnenraum auch bei einem Überdruck im Kolonneninnenraum von bis zu 3 bar, vorzugsweise von bis zu 5 bar, gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Besonders bevorzugt ist der Kolonneninnenraum auch bei Vakuum, d. h. bis zu einem Unterdruck von bis zu 50 mbar, vorzugsweise von bis zu 10 mbar, im Kolonneninnenraum, gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen.The Formulation "gas and liquid-tight "is understood here as that from the in this way completed column interior no gases or liquids can escape uncontrollably and no gases or liquids uncontrolled from the outside penetrate into the column interior completed in this way can. Especially the sealing of a column housing and a removable column insert or even from a multipart column housing and a column insert constructed micro-rectification column poses a great challenge because the column is in a wide temperature range, for example from room temperature to above 400 ° C range can, is operated. Furthermore The separation mixtures often comprise organic solvents, the many common ones Attack sealing materials. In addition, certain distillative separations with negative pressure drove in the column interior. Other separations occur in the course of rectification in the column interior a big overpressure. The column interior of the micro-rectification column according to the invention is therefore preferably also at Ko interior temperatures of up to 250 ° C, still more preferably even at column interior temperatures of up to 400 ° C gas and liquid-tight lockable. Preferably is the column interior even with an overpressure in the column interior of up to 3 bar, preferably of up to 5 bar, gas and liquid tight completed. The column interior is also particularly preferred at vacuum, d. H. up to a negative pressure of up to 50 mbar, preferably of up to 10 mbar, in the column interior, gas and liquid tight completed.
Damit die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne gas- und flüssigkeitsdicht abschließbar ist, werden vorzugsweise Dichtungen bzw. Auflagen aus Kunststoff, wie z. B. perfluorierter Kautschuk, perfluoriertes Elastomer, Fluorelastomer, Polytetrafluorethylen oder -ethen, aus Aluminium oder aus Graphit verwendet, um den Bereich zwischen Kolonneneinsatz und Kolonnengehäuse abzudichten, um bei mehrteiligen Kolonnengehäusen die Kolonnengehäuseteile gegeneinander abzudichten und um gegebenenfalls auch den Bereich zwischen Kolonnenböden und Kolonneneinsatz bzw. Kolonnengehäuse abzudichten bzw. um leichte Unebenheiten an den Kontaktflächen zwischen den jeweiligen Bauteilen auszugleichen. Dichtungen bzw. Auflagen aus Graphit haben den Vorteil, daß sie günstig sind und bis über 450°C temperaturbeständig sind.In order to the micro-rectification column according to the invention gas and liquid tight is lockable, are preferably seals or pads made of plastic, such as z. Perfluorinated rubber, perfluorinated elastomer, fluoroelastomer, Polytetrafluoroethylene or ethylene, of aluminum or of graphite used to seal the area between column insert and column housing, with multi-part column housings the column housing parts to seal against each other and possibly also the area between column bottoms and column insert or column housing seal or light Unevenness at the contact surfaces between the respective components. Seals or Graphite supports have the advantage that they are favorable and temperature resistant up to 450 ° C.
Die Dichtungen bzw. Auflagen können in den jeweiligen abzudichtenden Bereichen einfach vor dem Zusammenbau der einzelnen Bauteile aufgelegt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind teilweise an den entsprechenden Stellen in dem Kolonnengehäuse, den Kolonnengehäuseteilen und/oder dem Kolonneneinsatz Nuten oder Vertiefungen vorgesehen, in die die Dichtungen eingelegt bzw. eingesteckt werden können. Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung werden wenigstens teilweise Flachdichtungen bevorzugt. Insbesondere bei der Verwendung von Graphitdichtungen, sind diese vorzugsweise als Flachdichtungen ausgestaltet. Bei alternativen Ausführungsformen sind die Dichtungen wenigstens teilweise als Ringdichtungen bzw. als Dichtungen mit im wesentlichen kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt ausgeführt.The Seals or pads can in the respective sealed areas just before assembly the individual components are placed. In a preferred embodiment are partially in the appropriate places in the column housing, the Column housing parts and / or the column insert grooves or depressions provided in the Seals can be inserted or inserted. In certain embodiments At least partial gaskets are preferred in the invention. Especially when using graphite seals, these are preferably designed as flat gaskets. In alternative embodiments the seals are at least partially as ring seals or as seals having a substantially circular or elliptical cross-section executed.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Kolonnengehäuse bzw. einem Kolonnengehäuseteil und dem Kolonneneinsatz und/oder zwischen zwei Kolonnengehäuseteilen wenigstens eine flächige Auflage vorgesehen, die sich vorzugsweise auf einer Ebene über die gesamte Kontaktfläche zwischen den jeweiligen Bauteilen erstreckt.at a preferred embodiment is between the column housing or a column housing part and the column insert and / or between two column housing parts at least one areal Pad provided, preferably on a plane above the entire contact surface extends between the respective components.
Kolonnengehäuse und Kolonneneinsatz können aus jedem geeigneten Material aufgebaut sein. Wesentlich ist lediglich, daß das Material thermostabil ist. Vorzugsweise ist das Material wenigstens bei Temperaturen von bis zu 250°C stabil, noch bevorzugter sogar bei Temperaturen von bis zu 400°C. Vorzugsweise ist das Material außerdem lösungsmittelresistent und im wesentlichen chemisch inert. Insbesondere bevorzugt ist das Material ausgewählt unter Metall, Keramik und Glas.Column housing and Column insert can be constructed of any suitable material. It is only essential that this Material is thermostable. Preferably, the material is at least at temperatures of up to 250 ° C stable, more preferably even at temperatures up to 400 ° C. Preferably is the stuff as well solvent resistant and substantially chemically inert. This is particularly preferred Material selected under metal, ceramics and glass.
Um sicher zu stellen, daß die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne auch im Betrieb gas- und flüssigkeitsdicht abschließbar bleibt, haben die Materialien, aus denen das Kolonnengehäuse bzw. die Kolonnengehäuseteile und der Kolonneneinsatz hauptsächlich bestehen, vorzugsweise ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. Besonders bevorzugt haben die Materialien, aus denen der Kolonneneinsatz und die Kolonnenböden hauptsächlich bestehen, ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. Noch bevorzugter haben die Materialien, aus denen das Kolonnengehäuse bzw. die Kolonnengehäuseteile, der Kolonneneinsatz und die Kolonnenböden hauptsächlich bestehen, ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. Unter ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Wärmeausdehnungskoeffizienten) wird hier verstanden, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines verwendeten Materials um nicht mehr als 30% von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten eines anderen verwendeten Materials abweichen, wobei die prozentuale Abweichung ausgehend von dem Material mit dem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten berechnet wird. Noch bevorzugter beträgt die Abweichung weniger als 20%, insbesondere bevorzugt beträgt die Abweichung weniger als 10%.To ensure that the micro-rectification column according to the invention remains gas-tight and liquid-tight in operation, the materials of which the column housing or the column housing parts and the column insert mainly comprise preferably have similar thermal expansion coefficients. More preferably, the materials that make up the column insert and the column bottoms mainly have similar thermal expansion coefficients. More preferably, the materials of which the column housing or column housing parts, the column insert and the column trays are made mainly have similar thermal expansion coefficients. Under similar coefficient of thermal expansion (coefficient of thermal expansion) is understood here to mean that the coefficients of thermal expansion of one material used do not differ by more than 30% from the thermal expansion coefficient of another material used, the percentage deviation being calculated from the material having the higher coefficient of thermal expansion. Even more preferably, the deviation is less than 20%, more preferably the deviation is less than 10%.
Besonders bevorzugt weisen die Materialien, die für das Kolonnengehäuse, die Kolonnengehäuseteile, den Kolonneneinsatz und/oder die Kolonnenböden verwendet werden ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0 bis 250°C auf. Insbesondere bevorzugt weisen die Materialien, die für das Kolonnengehäuse, die Kolonnengehäuseteile und/oder den Kolonneneinsatz verwendet werden ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 0 bis 400°C auf.Especially Preferably, the materials used for the column housing, the Column housing parts, the column insert and / or the column bottoms are used similar thermal expansion coefficient in the range of 0 to 250 ° C. Especially Preferably, the materials used for the column housing, the Column housing parts and / or the column insert used are similar thermal expansion coefficients in the range of 0 to 400 ° C on.
Eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß das Kolonnengehäuse aus zwei Kolonnengehäuseteilen besteht, wie z. B. einem Kolonnengehäusevorderteil und einem Kolonnengehäuserückteil, wobei diese Kolonnengehäuseteile so miteinander verbindbar sind, daß hierdurch der Kolonneninnenraum ausgebildet wird. Bei einer alternativen Ausführungsform besteht das Kolonnengehäuse aus drei Kolonnengehäuseteilen, wie z. B. einem Kolonnengehäusevorderteil, einem Kolonnengehäuserückteil und einem Kolonnengehäusezwischenteil, wobei diese Kolonnengehäuseteile so miteinander verbindbar sind, daß hierdurch der Kolonneninnenraum ausgebildet wird. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen besteht das Kolonnengehäuse aus mehreren Kolonnengehäuseteilen, wie z. B. einem Kolonnengehäusevorderteil, einem Kolonnengehäuserückteil und mehreren Kolonnengehäusezwischenteilen, wobei diese Kolonnengehäuseteile so miteinander verbindbar sind, daß hierdurch der Kolonneninnenraum ausgebildet wird.A special embodiment a micro-rectification column according to the invention is characterized in that the Column housing off two column housing parts exists, such. B. a column housing front part and a column housing back part, these column housing parts are connected to each other so that thereby the column interior is trained. In an alternative embodiment, the column housing is made three column housing parts, such as B. a column housing front part, a column housing back and a column housing intermediate part, these column housing parts are connected to each other so that thereby the column interior is trained. In further alternative embodiments, the column housing is made several column housing parts, such as B. a column housing front part, a column housing back and several Column housing intermediate parts, these column housing parts are connected to each other so that thereby the column interior is trained.
Wenn hier davon die Rede ist, daß die Kolonnengehäuseteile so miteinander verbindbar sind, daß hierdurch der Kolonneninnenraum ausgebildet wird, so bedeutet dies, daß hierdurch der Kolonneninnenraum ungeachtet des darin einbringbaren Kolonneneinsatzes ausgebildet wird. Es versteht sich, daß je nach Gestaltung von Kolonnengehäuse und Kolonneneinsatz, der Kolonneninnenraum wenigstens zum Teil durch das Kolonnengehäuse in Verbindung mit dem Kolonneneinsatz ausgebildet wird. In diesem Sinne ist auch die Formulierung, daß „die Kolonnengehäuseteile so miteinander verbindbar sind, daß hierdurch die Kolonnengehäuseteile gegebenenfalls in Verbindung mit dem Kolonneneinsatz den Kolonneninnenraum ausbilden," zu verstehen.If Here it is mentioned that the Column housing parts are connected to each other so that thereby the column interior is formed, this means that thereby the column interior regardless of the insertable therein column insert becomes. It is understood that depending on Design of column housing and column insert, the column interior at least partially the column housing is formed in connection with the column insert. In this sense is also the formulation that "the column housing parts are connected to each other so that thereby the column housing parts optionally in conjunction with the column insert the column interior train, "to understand.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kolonnengehäuse bzw. wenigstens ein Kolonnengehäuseteil ein Sichtfenster auf, über das man den Kolonneninnenraum auch während der Rektifikation einsehen kann. Vorzugsweise ist an der entsprechenden Stelle des eingesetzten Kolonneneinsatzes ebenfalls ein Sichtfenster, eine Öffnung oder ein offener Bereich vorgesehen. Bei Ausführungsformen mit Kolonnengehäusezwischenteil kann das Sichtfenster in dem Kolonnengehäusezwischenteil angeordnet sein, wobei in diesen Fällen eine entsprechend große Öffnung im Kolonnengehäusevorderteil bzw. -rückteil vorgesehen ist.at a preferred embodiment the column housing or at least one column housing part a window on, over one can also see the column interior during the rectification can. Preferably, at the corresponding point of the inserted Column insert also a viewing window, an opening or a open area provided. In embodiments with column housing intermediate part the viewing window can be arranged in the column housing intermediate part be, in these cases a correspondingly large opening in the Column housing front part or rear sections is provided.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolonneneinsatz an wenigstens einer Stelle einen offenen Bereich aufweist, über den wenigstens dann, wenn der Kolonneneinsatz vorübergehend nicht im Kolonnengehäuse angeordnet ist, ein mechanischer Eingriff an den Kolonnenböden erfolgen kann. Vorzugsweise ist der Kolonneneinsatz an wenigstens einer Seite offen, so daß über die gesamte Breite der einzelnen Kolonnenböden ein Eingriff an den Kolonnenböden erfolgen kann. Besonders bevorzugt ist der Kolonneneinsatz so ausgestaltet, daß an den Stellen, an denen die Kolonnenböden in dem Kolonneneinsatz gelagert sind ein Eingriff erfolgen kann. Bei den Ausführungsformen, bei denen Kolonnenböden mit Wehren vorgesehen sind, ist es bevorzugt, wenn ein mechanischer Eingriff an den Wehren erfolgen kann.A embodiment the micro-rectification column according to the invention is characterized in that the Column insert at least one point an open area has, over at least when the use of the column is temporary not in the column housing is arranged, carried out a mechanical intervention on the column bottoms can. Preferably, the column insert is on at least one side open so that over the entire width of the individual column bottoms made an intervention on the column bottoms can. Particularly preferably, the column insert is designed in such a way that that on the places where the column bottoms in the column insert stored are an intervention can be done. In the embodiments, where column bottoms are provided with weirs, it is preferred if a mechanical Intervention can be done on the weirs.
Unter mechanischem Eingriff wird hier beispielsweise verstanden, daß die Kolonnenböden gereinigt werden, daß zwischen die Kolonnenböden eine Packung oder Füllkörper eingebracht werden oder bereits eingebrachte Packung oder Füllkörper wieder entfernt wird/werden, daß eine Veränderung der Höhe der Wehre vorgenommen wird, daß eine Reparatur an der Lage rung der Kolonnenböden in dem Kolonneneinsatz erfolgt oder daß eine feste Verbindung der Kolonnenböden mit dem Kolonneneinsatz vorübergehend gelöst wird.Under For example, mechanical intervention is understood here to mean that the column bottoms are cleaned be that between the column bottoms one Pack or packing introduced be removed or already introduced pack or packing is removed again, that one Change in the height of Weed is made that a repair at the location tion of the column bottoms takes place in the column insert or that a solid compound of column trays temporarily with the column insert solved becomes.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne sind die Kolonnenböden im Kolonneneinsatz entnehmbar angeordnet, so daß hierdurch die Möglichkeit besteht, die Art, Anzahl und Anordnung der in einem Kolonneneinsatz angeordneten Kolonnenböden schnell und leicht zu variieren. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Kolonnenböden auf entsprechende Lagerflächen im Kolonneneinsatz aufgelegt und können daher leicht entnommen und wieder eingesetzt werden. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Kolonnenböden mit dem Kolonneneinsatz über Befestigungsmittel fest verbunden, wobei die Befestigungsmittel durch mechanischen Eingriff gelöst und wieder angezogen werden können. Als Befestigungsmittel können beispielsweise kleine Schrauben, Spangen oder Klemmen geeignet sein.In a preferred embodiment of the micro-rectification column according to the invention, the column trays are arranged removably in the column insert, so that thereby the possibility exists of quickly and easily varying the type, number and arrangement of the column trays arranged in a column tray. In one embodiment of the invention, the column trays are placed on corresponding storage areas in the column insert and can therefore be easily removed and reused. In another embodiment, the column bottoms are firmly connected to the column insert via attachment means, wherein the fasteners can be solved by mechanical engagement and tightened again. As fastening means, for example, small screws, clips or clamps may be suitable.
Die Möglichkeit des mechanischen Eingriffs im Bereich der Kolonnenböden und v. a. auch unmittelbar an den Kolonnenböden hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne hierdurch im Hinblick auf die jeweiligen Trennaufgaben noch besser optimiert und noch feiner eingestellt werden kann.The possibility the mechanical intervention in the field of column bottoms and v. a. also directly at the bottom of the column has the advantage that the micro-rectification column according to the invention This makes it even better with regard to the respective separation tasks optimized and can be adjusted even finer.
Bei einer Ausführungsform hat die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei die Grundflächen von Kolonnengehäuse und Kolonneneinsatz dementsprechend im wesentlichen kreisförmig sind. Mit Grundfläche ist hier die Fläche gemeint, die Kolonnengehäuse bzw. Kolonneneinsatz in der Draufsicht von oben einnehmen. Bei einer alternativen Ausführungsform hat der Kolonneneinsatz eine rechteckige Grundfläche und weist daher eine im wesentlichen quaderförmige Gestalt auf, wobei der durch das Kolonnengehäuse definierte Innenraum eine dementsprechende rechteckige Grundfläche aufweist, so daß der quaderförmige Kolonneneinsatz in diesen Innenraum paßgenau einsetzbar ist. Der Vorteil eines quaderförmigen Kolonneneinsatzes besteht darin, daß so mehrere, nicht in dem Kolonnengehäuse angeordnete Kolonneneinsätze zur Aufbewahrung platzsparend angeordnet werden können, indem sie beispielsweise in einem entsprechenden Aufbewahrungsbehälter nebeneinander eingestellt werden oder neben- oder aufeinander gelegt werden. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist auch das Kolonnengehäuse im wesentlichen quaderförmig, so daß das Kolonnengehäuse, wie eben bereits für die Kolonneneinsätze beschrieben, gemeinsam mit mehreren quaderförmigen Kolonneneinsätzen sehr praktisch platzsparend und stabil gelagert werden kann.at an embodiment has the micro-rectification column according to the invention a substantially cylindrical shape, wherein the bases of column housing and column insert are accordingly substantially circular. With Floor space here is the area meant the column housing or use the column insert in the plan view from above. At a alternative embodiment the column insert has a rectangular base and therefore has an im essential cuboid Shape, wherein the defined by the column housing interior a has corresponding rectangular base, so that the cuboid column insert in this interior fit can be used. The advantage of a cuboid column insert exists in that way several, not arranged in the column housing column inserts for Storage space can be arranged by, for example, saving space be set side by side in a corresponding storage container or beside or be placed on top of each other. In yet another embodiment is also the column housing essentially cuboid, so that Column housing as already for the column inserts described, together with several parallelepiped column inserts very can be stored practically space-saving and stable.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne mit einem Kolonneneinsatz mit im wesentlichen quaderförmiger Gestalt ist der Kolonneneinsatz ein flacher, plat tenförmiger Kolonneneinsatz. Der Begriff „flach" bezieht sich hier auf die geringe Tiefe des Kolonneneinsatzes im Vergleich zu dessen Breite und Höhe. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis von Breite zu Tiefe in dem plattenförmigen Kolonneneinsatz im Bereich von 1:0,5 bis 1:0,001 und vorzugsweise im Bereich von 1:0,1 bis 1:0,001. Bei manchen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist die Tiefe des Kolonneneinsatzes im Bereich von 0,1 mm bis 30 mm und vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 mm bis 5 mm.at an embodiment the micro-rectification column according to the invention with a column insert having a substantially cuboidal shape the column insert is a flat, plat tenförmiger column insert. Of the The term "flat" refers here on the small depth of the column insert compared to the Width and height. More preferably, the ratio of width to depth is in the disc-shaped Column insert in the range of 1: 0.5 to 1: 0.001 and preferably in the range of 1: 0.1 to 1: 0.001. In some embodiments the micro-rectification column according to the invention is the depth of the column insert in the range of 0.1 mm to 30 mm and preferably in the range of 1 mm to 15 mm, more preferably in the range of 1 mm to 5 mm.
Die abgeflachte Quaderform bzw. Plattenform hat den Vorteil, daß der Innenraum der Mikrorektifikationskolonne gleichmäßiger temperiert werden kann. Zylindrische Rektifikationskolonnen mit kreisförmiger Grundfläche haben den Nachteil, daß selbst wenn die Kolonne über ihre gesamte Höhe von außen erwärmt wird, sich radial ein zum Kolonnenmittelpunkt abfallender Temperaturgradient einstellt. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, Mikrorektifikationskolonnen mit einer im wesentlichen rechteckigen Grundfläche zu verwenden, die „flach" ausgeführt sind, damit die Distanz von der Innenseite des Kolonnengehäuses zur Mitte des Kolonneninnenraums möglichst gering gehalten wird, um die Temperatur im Kolonneninnenraum möglichst homogen einstellen zu können, d. h. ohne signifikanten Temperaturabfall in Richtung der Mitte des Kolonneninnenraums. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis von Breite zu Tiefe des Kolonneninnenraums daher im Bereich von etwa 1:0,5 bis 1:0,001 und vorzugsweise im Bereich von etwa 1:0,1 bis 1:0,001. Bei manchen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist die Tiefe des Kolonneninnenraums im Bereich von etwa 0,1 mm bis 30 mm und vorzugsweise im Bereich von etwa 1 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 1 mm bis 5 mm.The flattened rectangular shape or plate shape has the advantage that the interior the micro rectification column can be tempered more uniformly. Cylindrical rectification columns have a circular base the disadvantage that itself when the column over their entire height from the outside heated becomes, radially a temperature gradient falling to the column center point established. It has been found to be particularly advantageous, micro-rectification columns to be used with a substantially rectangular base which is 'flat', so that the distance from the inside of the column housing to Center of the column interior as possible is kept low to the temperature in the column interior as homogeneous as possible to be able to adjust d. H. without significant temperature drop toward the center of the column interior. Particularly preferred is the ratio of Width to depth of the column interior therefore in the range of about 1: 0.5 to 1: 0.001 and preferably in the range of about 1: 0.1 to 1: 0.001. In some embodiments the micro-rectification column according to the invention the depth of the column interior is in the range of about 0.1 mm to 30 mm, and preferably in the range of about 1 mm to 15 mm, especially preferably in the range of about 1 mm to 5 mm.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne mit einem plattenförmigen Kolonneneinsatz ist in dem plattenförmigen Kolonneneinsatz eine große Ausnehmung vorgesehen, in der die Kolonnenböden übereinander angeordnet sind. Die Ausführungsform mit einem flachen, plattenförmigen Kolonneneinsatz mit einer großen Ausnehmung ist ein Beispiel für eine Ausführungsform, bei der der Kolonneninnenraum nicht nur von dem Kolonnengehäuse definiert wird sondern von dem Kolonnengehäuse in Verbindung mit dem Kolonneneinsatz, etwas genauer hier in Verbindung mit den Seitenwänden und der Rückwand des plattenförmigen Kolonneneinsatzes. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß hiermit einerseits ein Kolonneneinsatz zur Verfügung steht, der auch dann, wenn er vorübergehend aus dem Kolonnengehäuse entnommen vorliegt, stabil und kompakt ist, und andererseits über die offene Seite der Ausnehmung ein Eingriff an den Kolonnenböden erfolgen kann.at a preferred embodiment the micro-rectification column according to the invention with a plate-shaped Column insert is in the plate-shaped column insert one size Recess provided, in which the column bottoms are arranged one above the other. The embodiment with a flat, plate-shaped Column insert with a large Recess is an example of an embodiment, in which the column interior is defined not only by the column housing but is from the column housing in connection with the column insert, a bit more closely related here with the side walls and the back wall of the disc-shaped Column feed. The advantage of this embodiment is that hereby on the one hand, a use of columns is available, which even then, if he is temporarily from the column housing is present, stable and compact, and on the other hand on the open side of the recess made an engagement on the column bottoms can.
Vorzugsweise ist bei dem plattenförmigen Kolonneneinsatz eine am Rand der Ausnehmung entlang verlaufende Dichtung vorgesehen, die dann, wenn der Kolonneneinsatz im Kolonnengehäuse angeordnet ist mit dem Kolonnengehäuse abdichtend in Kontakt tritt, so daß ein im wesentlichen gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossener Kolonneninnenraum ausgebildet wird.Preferably is in the plate-shaped column insert a seal extending along the edge of the recess is provided, which, when the column insert is arranged in the column housing is with the column housing sealingly comes into contact, so that a substantially gas and liquid-tight completed column interior is formed.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne mit einem plattenförmigen Kolonneneinsatz ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung in dem plattenförmigen Kolonneneinsatz im wesentlichen rechteckige Seitenwände aufweist, wobei das Verhältnis von Breite zu Tiefe der Ausnehmung in dem plattenförmigen Kolonneneinsatz im Bereich von 1:0,5 bis 1:0,001 liegt und vorzugsweise im Bereich von 1:0,1 bis 1:0,001 liegt. Bei manchen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist die Tiefe der Ausnehmung in dem plattenförmigen Kolonneneinsatz im Bereich von 0,1 mm bis 30 mm und vorzugsweise im Bereich von 1 mm bis 15 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 mm bis 5 mm.An embodiment of the inventive A micro-rectification column having a plate-shaped column insert is characterized in that the recess in the plate-shaped column insert has substantially rectangular side walls, wherein the ratio of width to depth of the recess in the plate-shaped column insert is in the range of 1: 0.5 to 1: 0.001 and preferably in the range of 1: 0.1 to 1: 0.001. In some embodiments of the micro-rectification column according to the invention, the depth of the recess in the plate-shaped column insert is in the range of 0.1 mm to 30 mm and preferably in the range of 1 mm to 15 mm, particularly preferably in the range of 1 mm to 5 mm.
Bei bestimmten Ausführungsformen hat der Kolonneneinsatz die Gestalt eines Kastens oder Rahmens, der in das Kolonnengehäuse einsetzbar ist und in dem die Kolonnenböden angeordnet sind. Bei anderen, flacheren Ausführungsformen hat der Kolonneneinsatz die Gestalt einer Scheibe oder Steckkarte, die in das Kolonnengehäuse einlegbar oder einsteckbar ist, und in deren flacher Ausnehmung erhabene Stellen sind, die sich im wesentlichen waagerecht von einer Seite zur anderen Seite der Ausnehmung erstrecken und so gestaltet sind, daß sie die den Innenraum der Kolonne unterteilenden Kolonnenböden bilden. Die scheiben- oder steckkartenförmigen Kolonneneinsätze sind ausgesprochen praktisch und eine Vielzahl solcher Einsätze kann sehr platzsparend aufbewahrt werden. Außerdem lassen sich die verschiedensten Bodenformen bei diesen Einsätzen kostengünstig realisieren und die mit diesen Einsätzen erzielten Trennleistungen sind überraschend gut.at certain embodiments the column insert has the shape of a box or frame, the in the column housing can be used and in which the column bottoms are arranged. For others, flatter embodiments the column insert has the shape of a disk or plug-in card, in the column housing can be inserted or inserted, and in its shallow recess Sublime places are, which are substantially horizontally from one Side to the other side of the recess extend and designed they are form the bottom of the column dividing column trays. The disc or card-shaped column inserts are extremely practical and a variety of such uses can be stored very space-saving. In addition, the most diverse Ground shapes in these operations economical realize and the performance achieved with these operations are surprising Good.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß im Kolonnengehäuse und im Kolonneneinsatz wenigstens ein Bereich vorgesehen ist, über den zwischen dem Kolonneninnenraum und dem Bereich außerhalb der Kolonne ein kontrollierter Austausch von Gasen und/oder Flüssigkeiten möglich ist. Vorzugsweise ist bei der Mikrorektifikationskolonne wenigstens ein hierfür geeigneter Einlaß im unteren Bereich der Kolonne und wenigstens ein hierfür geeigneter Auslaß im oberen Bereich der Kolonne vorgesehen. Die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne kann daher sowohl diskontinuierlich als auch semi-kontinuierlich oder kontinuierlich betrieben werden.A embodiment the micro-rectification column according to the invention is characterized in that in column housing and in the column insert at least one area is provided over which between the column interior and the area outside the column a controlled exchange of gases and / or liquids possible is. Preferably, in the micro rectification column at least a for this suitable inlet in the lower Area of the column and at least one suitable outlet in the upper Provided area of the column. The micro-rectification column according to the invention can therefore be both discontinuous and semi-continuous or operated continuously.
Bei einer Ausführungsform ist im Kolonneneinsatz ein mit dem Kolonnengehäuseinnenraum in Fluidkontakt stehender (Produkt-)Kondensator vorgesehen, an dessen Überlauf vorzugsweise wenigstens ein Rücklaufventil vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Rücklaufventil von außen regulierbar. Besonders bevorzugt ist dem (Produkt-)Kondensator noch ein mit dem Kondensator und mit dem Kolonnengehäuseinnenraum in Fluidkontakt stehender Dephlegmator vorgeschaltet, der ebenfalls im Kolonneneinsatz angeordnet ist und der dazu dient, das aus der Kolonne austretende Gasgemisch teilzukondensieren, wobei das hieraus resultierende Kondensat in die Kolonne zurückgespeist werden kann und die verbleibende Gasphase dann kontrolliert in den Produktkondensator geleitet werden kann. Bei einer weiteren Ausführungsform ist im Kolonneneinsatz im Bereich des Kolonnenbodens eine Blase vorgesehen.at an embodiment in the column insert is in fluid contact with the column housing interior standing (product) condenser provided at its overflow preferably at least one return valve is provided. Preferably, this is at least one return valve from the outside adjustable. Particularly preferred is the (product) capacitor still one in fluid contact with the condenser and with the column housing interior standing upstream dephlegmator, which also in the column is arranged and which serves to emerge from the column Partially condense gas mixture, wherein the resulting condensate be fed back into the column can and the remaining gas phase then controlled in the product condenser can be directed. In a further embodiment is in the column insert provided in the area of the column bottom a bubble.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß im Material des Kolonnengehäuses eine oder mehrere Heiz- oder Kühlmittelausnehmungen vorgesehen sind, über die Heiz- oder Kühlmittel in das Kolonnengehäuse einbringbar sind, wobei vorzugsweise wenigstens eine Heizmittelausnehmung so angeordnet ist, daß hierüber wenigstens eine im Kolonneneinsatz vorgesehene Blase beheizt werden kann, und/oder wenigstens eine Kühlmittelausnehmung so angeordnet ist, daß ein im Kolonneneinsatz vorgesehener (Produkt-)Kondensator gekühlt werden kann. Bei Ausführungsformen mit Dephlegmator ist vorzugsweise im Bereich des Dephlegmators eine Ausnehmung für ein Heiz- und/oder Kühlmittel angeordnet. Vorzugsweise ist auf der Höhe jedes Kolonnenbodens eine Ausnehmung für eine Heiz- und/oder Kühlmittel vorgesehen. Beispiele für „Heiz- bzw. Kühlmittel" sind in die Ausnehmungen einsteckbare Heiz- oder Kühlelemente oder Heiz- oder Kühlflüssigkeiten, die durch die Ausnehmungen geleitet werden können. Im Falle von flüssigen Heiz- oder Kühlmitteln, die durch die Ausnehmungen geleitet werden, sind vorzugsweise mehrere separate Heiz- bzw. Kühlschleifen vorgesehen, um die verschiedenen Bereiche der Kolonne separat temperieren zu können.A embodiment the micro-rectification column according to the invention is characterized in that in Material of column housing one or more heating or coolant recesses are provided over the heating or cooling agent in the column housing can be introduced, wherein preferably at least one Heizmittelausnehmung so is arranged that over this at least a provided in the column insert bladder can be heated, and / or at least one coolant recess is arranged so that a to be cooled in the column insert provided (product) condenser can. In embodiments with Dephlegmator is preferably in the region of the dephlegmator a recess for a Heating and / or coolant arranged. Preferably, at the height of each tray is one Recess for a heating and / or coolant intended. Examples of "heating or Coolant "are in the recesses plug-in heating or cooling elements or heating or cooling liquids, which can be passed through the recesses. In the case of liquid heating or coolants, which are passed through the recesses are preferably several separate heating or cooling loops provided to temper the different areas of the column separately to be able to.
Bei einer Ausführungsform der Mikrorektifikationskolonne ist wenigstens ein in den Innenraum des Kolonnengehäuses reichender Temperaturfühler vorgesehen, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe eines Flüssigkeits- bzw. Gaseinlasses, eines Flüssigkeits- bzw. Gasauslasses, einer Blase, eines Kolonnenkopfraumes und/oder eines (Produkt-)Kondensators, der oder die im Kolonneneinsatz vorgesehen ist.at an embodiment the micro-rectification column is at least one in the interior of the column housing reaching temperature sensor provided preferably in the immediate vicinity of a liquid or gas inlet, of a liquid or gas outlet, a bubble, a column headspace and / or a (product) condenser, or the provided in the column insert is.
Die erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne hat eine ausgesprochen gute Trennleistung. Vorzugsweise liegt die Trennleistung der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne im Bereich von 30 bis 180 Trennstufen/m, besonders bevorzugt im Bereich von 80 bis 180 Trennstufen/m.The Microresification column according to the invention has a very good separation performance. Preferably, the Separation efficiency of the micro-rectification column according to the invention in the range of 30 to 180 plates / m, more preferably in the range from 80 to 180 stages / m.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrorektifikationskolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß im Kolonnengehäuse wenigstens ein weiterer Kolonneneinsatz entnehmbar angeordnet ist, der einen nicht unterteilten Innenraum, einen von Kolonnenböden unterteilten Innenraum oder einen mit Füllkörpern beschickten Innenraum aufweist, vorzugsweise ein Kolonneneinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der erste Kolonneneinsatz mit dem wenigstens einen weiteren Kolonneneinsatz unter Ausbildung eines entsprechend verlängerten oder verbreiterten Gesamtkolonneneinsatzes verbindbar ist.An embodiment of the micro-rectification column according to the invention is characterized in that at least one further column insert is removably arranged in the column housing which has a non-compartmentalized interior, an interior partitioned by column bottoms or an interior packed with packing, preferably a column insert according to any one of claims 1 to 16, wherein the first column insert with the at least one further column insert forming a correspondingly extended or widened total column insert is connectable.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Kolonnengehäuse für eine erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne, wobei das Kolonnengehäuse mit wenigstens einem weiteren Kolonnengehäuse für eine erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne unter Ausbildung eines entsprechend verlängerten oder verbreiterten Gesamtkolonnengehäuses verbindbar ist.The present invention also a column housing for one micro rectification column according to the invention, wherein the column housing with at least one further column housing for a micro-rectification column according to the invention Training a correspondingly extended or broadened Total column housing is connectable.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine Anlage zur Auftrennung von Stoffgemischen, wobei die Anlage eine erfindungsgemäße Mikrorektifikationskolonne umfaßt.The present invention also a plant for the separation of mixtures, the plant a micro-rectification column according to the invention includes.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.For purposes the original one Revelation is noted that all features as they are from the present description, the drawings and the claims for a To open up a specialist, even if they are specific only in connection with certain others Characteristics have been described, both individually and in any Compilations with other features disclosed herein or Feature groups are combinable, unless this is expressly excluded or technical conditions such combinations were impossible or make pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is here only for brevity and omitted for the readability of the description.
Weitere Merkmale und beispielhafte Merkmalskombinationen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der anhängenden Figuren erläutert. Hierbei zeigen:Further Features and example feature combinations of the present invention Invention will now be explained with reference to the accompanying figures. in this connection demonstrate:
In
dem plattenförmig
ausgestalteten Kolonneneinsatz
In
dem Kolonnengehäuserückteil
In
Im
Bodenbereich der Mikrorektifikationskolonne bildet die Ausnehmung
im Kolonneneinsatz
Die
Darstellung von
In
In
In
In
Die
in
Bei
der in
In
Beispiel:Example:
Die
in den
- 11
- MikrorektifikationskolonneMikrorektifikationskolonne
- 22
- Kolonnenbödencolumn trays
- 33
- Kolonnengehäusecolumn housing
- 44
- Kolonneneinsatzcolumn feed
- 55
- KolonnengehäusevorderteilColumn housing front part
- 66
- KolonnengehäuserückteilColumn mounting panel
- 77
- KolonnengehäusezwischenteilColumn intermediate housing part
- 88th
- Flüssigkeits- bzw. Gaseinlaßliquid or gas inlet
- 99
- Flüssigkeits- bzw. Gasauslaßliquid or gas outlet
- 1010
- Dephlegmatordephlegmator
- 1111
- Heiz- oder Kühlmittelausnehmungenheating or coolant recesses
- 1212
- Blasebladder
- 1313
- Temperaturfühlertemperature sensor
- 1414
- KolonnenkopfraumColumn headspace
- 1515
- Verbindungconnection
- 1616
- Sichtfensterwindow
- 1717
- KolonnenbodenhalterungColumn bottom bracket
- 1818
- Stegweb
- 1919
- Ablaufwehroutlet weir
- 2020
- SechskantschraubeHex bolt
- 2121
- SechskantmutterHex nut
- 2222
- Auflageedition
- 23, 23'23 23 '
- Ventilkopfvalve head
- 2424
- Dichtungpoetry
- 2525
- Auflageedition
- 2626
- Zuleitungs-/AbleitungsanschlußSupply / exhaust port
- 2727
- Erdunggrounding
- 2828
- Zylinderstiftstraight pin
- 2929
- O-RingO-ring
- 3030
- Ventilstiftvalve pin
- 31, 31'31 31 '
- Ausnehmung für Ventilreglerrecess for valve regulators
- 32, 32'32 32 '
- Ventilreglervalve controller
- 3333
- (Produkt-)Kondensator(Product) capacitor
- 3434
- Dichtungsnutseal groove
- 3535
- Dichtleistesealing strip
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