DE1035097B

DE1035097B - Destillationsvorrichtung

Info

Publication number: DE1035097B
Application number: DEB29751A
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Berry
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-02-17
Filing date: 1954-02-17
Publication date: 1958-07-31
Also published as: FR1096479A; US2805845A; GB755548A

Description

Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, welche aus einer Kolonne bestehen, die mit abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten derselben angeordneten, quer verlaufenden Platten versehen ist, von denen jede in einer Flüssigkeitsablaufkante endet und durch einen Flüssigkeitstrog mit Flüssigkeit gespeist wird. Von dieser Flüssigkeitsablaufkante ergießt sich die Flüssigkeit auf eine Reihe von Hilfsplatten, die stufenförmig angeordnet und voneinander durch an ihrem unteren Ende befestigte gelochte senkrechte Wände getrennt sind. Zwischen den Reihen der Hilfsplatten sind Zwischenräume gelassen, in die der von einer unteren Stufe kommende Dampf eintritt. Dieser Dampf trifft nach dem Durchtritt durch die auf der Hilfsplatte vorhandene Flüssigkeit auf die gelochten senkrechten Wände, die seine Bahn nach oben ablenken, während die mitgeführten Flüssigkeitsteilchen durch die Bohrungen der senkrechten Wände treten, um dann auf eine tieferliegende Hilfsplatte zu fallen. Die bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß der Dampfstrom beim Durchgang durch die Zwischenräume zwischen den Hilfsplatten oder durch die Bohrungen der an den Hilfsplatten befestigten, gelochten Wände in zahlreiche Teilströme aufgeteilt wird.

Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung besteht darin, daß über jeder Platte eine harmonisch gewölbte Leitwand angeordnet ist, welche einerseits im Flüssigkeitstrog und andererseits etwa in Höhe der Platte endet, daß außerdem gegenüber der Ablaufkante der Platte eine Prallwand angeordnet ist, die aus der Kolonnenwand oder einer an dieser befestigten Wand besteht. Gemäß einem weiteren Merkmal bildet die untere Fläche der Leitwand die obere Leitwand für die Platte und die obere Fläche derselben Leitwand die untere Leitwand für die nächste, höherliegende Platte.

Bei der erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung wird die Berührung des Dampfes mit der Flüssigkeit und die spätere Trennung der beiden Phasen durch die besondere Anordnung der Leitwände begünstigt. Die Berührung zwischen Dampf und Flüssigkeit erfolgt durch ein je Stufe einmaliges Ablaufen der Flüssigkeit von der Platte in einen Dampfstrom, der durch je eine untere und obere ununterbrochene Leitwand gefaßt ist. Die Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase erfolgt ebenfalls einmalig durch Aufprall auf eine ununterbrochene Prallwand, die im Abstand von der Platte und der Leitwand liegt.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.

In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Destillationsvorrichtung

Anmelder:
Jean-Luc Berry, Paris

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler und Dr.-Ing. K. Schönwald,
Patentanwälte, Köln I₁ Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. Februar und 15. Dezember 1953

Jean-Luc Berry, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Abb. 1 ist eine schematische Darstellung im Längsschnitt;

Abb. 2 zeigt eine Destillationskolonne im Längsschnitt, der in der Nähe des Dampfeinlaßrohres nach der Linie X-Y der Abb. 3 geführt ist;

Abb. 3 ist ein Querschnitt durch die in Abb. 2 dargestellte Kolonne mit teilweise weggeschnittenen Teilen;

Abb. 4 ist eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform.

In Abb. 1 ist mit 1 die Seitenwand einer Kammer bezeichnet, beispielsweise die Zylinderwand einer Destillationskolonne, in welcher vorzugsweise mehrere Reihen von übereinanderliegenden Bodeneinheiten angeordnet sind. Selbstverständlich kann eine Destillationsvorrichtung gemäß der Erfindung auch nur eine einzige Bodeneinheit enthalten.

Ein solche Einheit besteht aus einer Platte A, die in einer im wesentlichen waagerechten Flüssigkeitsablaufkante α endet und durch einen Trog b mit Flüssigkeit gespeist wird, aus einem unter der Plattet angeordneten Dampfeinlaß B, aus einer ebenfalls unter der Platte A angeordneten unteren Dampfleitwand C, die bewirkt, daß der durch B eintretende Dampf eine größere Geschwindigkeit in im wesentlichen waagerechter Richtung annimmt, aus einer Prallfläche oder Wand D, die in diesem Beispiel durch die Innenwand des Zylinders 1 gebildet wird, im Abstand von der Flüssigkeitsablaufkante α liegt und im wesentlichen zu der Richtung senkrecht steht, in welcher der Dampistrom geführt wird, sowie aus einer oberhalb der

SM 579/412

Platte A angeordneten oberen Dampfleitwand C₁, deren untere Kante c der Strömungsrichtung des Dampfes zugekehrt ist und im Abstand von der Flüssigkeitsablaufkante α und der Prallwand D liegt, während die untere freie Kante d der oberen Leitwand hinter der Fläche A liegt und mit dem Trog b einen Flüssigkeitsverschluß bildet. Die Wölbung der Leitwand C₁, die in diesem Beispiel spiralförmig ausgebildet ist, ist bei e der Prallwand D zugekehrt. Die Flächen C, A und e haben solche Form und relativen Stellungen, daß von der Flüssigkeitsablaufkante gegen die Prallwand D hin eine Querschnittsvergrößerung erfolgt.

Die beschriebene Bauart ermöglicht die Ausführung des Destillationsverfahrens mit großer Wirksamkeit und hoher Leistung. Die Flüssigkeit gelangt in den Trog b, breitet sich in einer dünnen Schicht über die Platte A aus und trachtet, längs der Flüssigkeitsablaufkante α abzulaufen. An dieser Stelle trifft die Flüssigkeit auf einen Dampfstrom, der mit großer Geschwindigkeit von B herkommt, wobei die Geschwindigkeit dieses Dampfstromes durch die düsenartige Form des Raumes zwischen der Platte A und der unteren Leitwand C vergrößert wird. Dieser Strom ist im wesentlichen waagerecht gerichtet. Nachdem er mit der Flüssigkeit in Berührung gekommen ist, bewirkt er die Zerstäubung derselben, und die gebildeten kleinen Tropfen werden in dem Dampf verteilt und durch denselben in im wesentlichen waagerechter Richtung gegen die Prallwand D mitgerissen. Der Abstand zwischen der Flüssigkeitsablaufkante α und der Prallwand D bestimmt für einen gegebenen Dampfstrom die Dauer der Berührung zwischen den beiden Phasen, zwischen denen der für die Destillation erforderliche Austausch bewirkt werden muß. Durch die Zerstäubung der Flüssigkeit werden Tropfen von geringer Größe erzeugt, die eine sehr ausgedehnte Berührungsfläche bilden. Diese Größe ist ein Wert, der geregelt werden kann im Gegensatz zu den mit den üblichen Platten versehenen Kolonnen, wo die Tropfen durch Aufplatzen von Dampfblasen gebildet werden. Dabei kann die Größe dieser Tropfen nicht unter eine bestimmte Grenze herabgesetzt werden, ohne daß Schaumbildung erfolgt, die eines der Hauptprobleme bei Destillationsverfahren darstellt. Die Entfernung α-D kann groß sein, ohne die Höhe der Kolonne zu vergrößern.

Außerdem hat die von einer starken Strömung gesteuerte große Geschwindigkeit des Dampfes nicht den Nachteil, daß ein großer Teil der Flüssigkeit nach der oberen Platte hin mitgeführt wird, wie es bei den üblichen Destillationsvorrichtungen der Fall ist, bei denen dadurch ein unerwünschter Kreislauf der Flüssigkeit verursacht und die Wirksamkeit der Vorrichtung herabgesetzt wird. Die kleinen Tropfen werden vom Dampf mitgerissen und gegen die Prallwand D geschleudert, wobei der Dampfstrom zwischen dem Teil e der oberen Leitwand und der Prallwand D nach oben abgelenkt wird. Die die Flüssigkeit mitreißende Wirkung des Dampfes nimmt in dem Maße ab, in dem die Flüssigkeitsteilchen und der Dampf die Flüssigkeitsablaufkante ο verlassen und sich der Prallwand D nähern, vor allem infolge der durch die Form der Flächen C und e bewirkten Ausbreitung des Stromes, die eine Verringerung der Geschwindigkeit des Dampfstromes bewirkt, und außerdem durch den Aufprall des Dampfstromes gegen die Wand D, welche die Geschwindigkeit noch mehr verringert und eine Trennung der Phasen bewirkt, wobei die kleinen Flüssigkeitstropfen an der Wand D haften und an derselben hinunterfließen, während der Dampf gegen die obere Platte emporsteigt.

Ein Teil der Flüssigkeit wird gegen die untere Fläche der Wand C₁ geschleudert und fällt in den Teil a-c, wo er wieder vom Dampfstrom erfaßt wird, oder er wird wieder auf die Platte A zurückgeführt. Dies stellt keinen Nachteil dar, weil dieser Teil die Dampfströmung noch nicht passiert hat und infolgedessen am Austausch noch nicht teilgenommen hat.

ίο In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Kolonne eine Reihe von übereinander angeordneten Bodeneinheiten, und die Wand C₁ bildet sowohl die obere Leitwand für die darunter liegende Einheit als auch die untere Leitwand für die obere Einheit, während A₁ die die Flüssigkeit zuführende Platte und C₂ wieder die obere Leitwand bildet. Der Dampf erreicht die obere Einheit und wird mit flüchtigen Produkten angereichert, während die Flüssigkeit von einer Einheit zur nächsten absteigt, indem sie längs

so der Wand herunterläuft und in dem Trog b der unteren Einheit gesammelt wird.

Die Abb. 2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zylindrischer Kolonne 1. Die Platte A ist ein gekrümmtes Metallblech, dessen Kanten 2 und 2' umgebördelt und mit der Innenwand der Kolonne verschweißt sind. Der vordere Teil der Platte bildet eine Flüssigkeitsablaufkante a, die eine solche Länge aufweist, daß die Enden 3 und 3' von der zylindrischen Wand 1 abstehen und mit seitlichen Ablenkplatten 4, 4' verschweißt sind, die längs ihrer Kanten 5, 5' an die zylindrische Wand 1 angeschweißt sind. Diese Anordnung leitet den Dampfstrom und die Flüssigkeit in einer zur Diametralebene X-Y der Kolonne parallelen Richtung.

Die Flüssigkeitsablaufkante α folgt auf einen gekrümmten Teil der Platte A, dessen Tangente t-t' mit der Waagerechten einen kleinen Winkel α einschließt. Diese Anordnung erteilt den Flüssigkeitsteilchen eine Anfangsbeschleunigung in der Richtung der Tangente t-t', deren Komponente in derselben Richtung wie die Schwerkraft wirkt. Die allgemeine Richtung der Dampfflüssigkeitsströmung ist noch immer waagerecht, da der Dampfstrom bald nach oben abgelenkt wird. Diese Komponente, die der auf die kleinen Flüssigkeitstropfen wirkenden Schwerkraft hinzugefügt wird, trägt dazu bei, zu verhindern, daß die Flüssigkeitstropfen durch den Dampfstrom gegen die oberen Platten hin mitgerissen werden.

Das Metallblech ist vorzugsweise entsprechend versteift oder verstärkt, beispielsweise in der Ebene X-Y durch metallische Versteifungen 6, die an die untere Fläche der Platte A angeschweißt sind.

Die Wölbungen C, C₁ usw. werden durch ent-

sprechend geformte oder gekrümmte Platten gebildet, deren umgebördelte Kanten 7, 7' mit der Innenwand der Kolonne verschweißt sind. Diese Platten werden durch Stangen 8 versteift, deren Enden an die Platten angeschweißt sind.

In Abb. 2 ist das Dampfeinlaß rohr 10 dargestellt, das den Dampf in den unteren Teil der Kolonne unter der unteren Leitwand C eintreten läßt. Diese ist von c bis / mit einem Verlängerungsstück D' versehen. Zur Versteifung sind Abstandshalter 9 angeordnet.

In dem in Abb. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Leitwände C, C₁ zwischen den Punkten c und d durch Platten E verlängert. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, daß Dampf und Flüssigkeit wirksam geführt werden und die ganze flüssige Phase gezwungen wird, den Dampf strom zu passieren.

Auf diese Weise ist es möglich, den örtlichen negativen Druck und die Höhe der Flüssigkeit im Flüssigkeitsverschluß zu verringern.

Die oben beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung können selbstverständlich hinsichtlich untergeordneter Einzelheiten Veränderungen unterworfen werden, um verschiedenen Anforderungen zu genügen.

Außerdem ist die Erfindung in gleicher Weise auf ein Verfahren anwendbar, bei dem die Destillation mittels eines Gases oder mittels Zusatzdampfes ausgeführt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Destillationsvorrichtung, bestehend aus einer Kolonne, die mit abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten derselben angeordneten, quer verlaufenden Platten versehen ist, von denen jede in einer Flüssigkeitsablaufkante endet und durch einen Flüssigkeitstrog mit Flüssigkeit gespeist wird, ao dadurch gekennzeichnet, daß über jeder Platte (A) eine harmonisch gewölbte Leitwand (C₁, C₂, C₃) angeordnet ist, welche einerseits im Flüssigkeitstrog und andererseits etwa in Höhe der Platte (A) endet, daß außerdem gegenüber der Ablaufkante (a) der Platte (A) eine Prallwand (D) angeordnet ist, die aus der Kolonnenwand oder einer an dieser befestigten Wand besteht.

2. Destillationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche der Leitwand (C₁) die obere Leitwand für die Platte (A) und die obere Fläche derselben Leitwand die untere Leitwand für die Platte (A₁) bildet.

3. Destillationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Leitwand (C₁) die Form einer am Ende (d) geschlossenen Schleife aufweist, wobei dieses Ende in den Flüssigkeitstrog (b) eintaucht (Fig. 4).

4. Destillationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (A) und die Flüssigkeitsablaufkante (α) waagerecht liegen.

5. Destillationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (A) unter einem spitzen Winkel zur Kolonnenwand angeordnet ist, wobei die Platte (A) zur Flüssigkeitsablaufkante (a) hin flach nach unten abgebogen ist.

6. Destillationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne (1) zylindrisch und die Länge der Flüssigkeitsablaufkante (a) der Platte (A) kleiner als der Kolonnendurchmesser ist, wobei an den Enden der Flüssigkeitsablaufkante senkrechte, parallel zueinander verlaufende Ablenkplatten (4, 4') vorgesehen sind.

7. Destillationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am tiefsten liegende Platte (A) der Kolonne (1), die unmittelbar oberhalb des Dampfeinlaßrohres (10) angeordnet ist, keine untere Leitwand aufweist, während das Ende der oberen Leitwand, das dem in den Flüssigkeitstrog (b) eintauchenden Ende (d) gegenüberliegt, mit einer Verlängerung versehen ist, die sich zwischen der Platte (A) und dem Dampfeinlaßrohr erstreckt und deren Länge so bemessen ist, daß eine von der Mitte der Flüssigkeitsablaufkante zur Mitte der AustrittsöfFnung des Dampfeinlaßrohres in die Kolonne gezogene gerade Linie diese Verlängerung schneidet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 624 605;
USA.-Patentschriften Nr. 2 379 795, 2 510 590, 546 259.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

@ 809 579/412 7.58