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Kontinuierliches Gegenstromverfahren zum Desodorisieren von Fetten
und Ölen Die Erfindung betrifft das Desodorisieren von Fetten und Ölen pflanzlicher
oder tierischer Herkunft, insbesondere von Glyceridfetten und -ölen, beispielsweise
Baumwollsamenöl, Sojabohnenöl und Schweineschmalz. Diese Materialien können, beispielsweise
im Falle von Schweineschmalz, nach dem Auspressen aus dem Ausgangsmaterial desodorisiert
werden, oder sie können zuerst gereinigt und gebleicht oder gereinigt, gebleicht
und hydriert werden. Ein Hauptziel der Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung, um unerwünschten Geschmack und/oder Geruch enthaltende Bestandteile
aus Fetten -und Ölen in einem kontinuierlichen Gegenstrom vermittels eines inerten
Gases, beispielsweise überhitzten Dampfes, zu entfernen und dabei gewisse unerwünschte,
beiden bisher bekannten Verfahren auftretende Erscheinungen zu beseitigen.
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Bei dem üblichen Verfahren zum kontinuierlichen Abziehen flüchtiger
Bestandteile aus einem flüssigen Medium wurde im allgemeinen ein senkrechter Turm
oder eine Kolonne mit konstantem Querschnitt verwendet, die mit Mitteln für einen
Kontakt zwischen Dampf und Flüssigkeit, beispielsweise mit ebenen oder gewellten
Lochböden sowie mit Glocken, mit Füllmaterial od. dgl., ausgerüstet war, Die zu
behandelnde Flüssigkeit wird in den oberen Teil der Kolonne und der Reinigungsdampf
in den unteren Teil der Kolonne eingeführt. Der ,obere Teil der Kolonne wird unter
Vakuum gesetzt, damit der Reinigungsdampf, der im Gegenstrom im Kontakt mit der
nach unten fließenden Flüssigkeit nach oben strönnt, .zusammen mit dem flüchtigen
Stoff abgezogen wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der belgischen
Patentschrift 506 871 beschrieben.
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Bei einer kontinuierlichen Desodorisierung wird das Öl normalerweise
entlüftet, bevor es auf die Desodorisierungstemperatur erwärmt wird. Die Erwärmung
des Öles kann in der Kolonne selbst oder vor seinem Eintritt in die Kolonne in einem
Wärmeaustauscher vorgenommen werden, Die in der Kolonne auftretenden Wärmeverluste
können durch an den Platten oder Böden oder an sonst einer Stelle angeordnete Heizschlangen
ausgeglichen werden, Das höchste Vakuum herrscht bei einem derartigen Verfahren
im oberen Teil der Kolonne, und der Druckabfall längs der Kontaktmittel hat zur
Folge, daß das Volumen einer Gewichtseinheit des Dampfes im unteren Teil der Kolonne
kleiner ist als im oberen. Bei einem Desodorisierungsverfahren muß die Flüssigkeit
durch den Reinigungsdampf stark durchwirbelt werden, so daß die Moleküle der unerwünschten
verdampfbaren Stoffe aus der Flüssigkeitsoberfläche abgezogen und durch den Reinigungsdampf
mitgenommen werden können. Das am Boden der Kolonne gewünschte große Dampfvolumen
zur Reinigung des Öles kann nicht in den unteren Teil einer üblichen, mit konstantem
Querschnitt ausgebildeten Kolonne eingeleitet werden, weil die Volumenzunahme des
aufsteigenden Dampfes eine über dein Optimum liegende Dampfgeschwindigkeit im oberen
Teil der Kolonne ergeben würde und zwei unerwünschte Effekte zur Folge hätte, nämlich
erstens eine Überflutung und zweitens ein übermäßiges Mitreißen, Es wurden bereits
verschiedene Verfahren zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten vorgeschlagen. Bei
den bekanntesten dieser Verfahren verzichtet man auf den Gegenstrom von Flüssigkeit
und Reinigungsdampf und verwendet in jeder Stufe einer vielstufigen Desodorisierungsanlage
frischen Dampf. Eine derartige Vorrichtung ist in der britischen Patentschrift 277
085 und in dem Artikel »The Semi-Continuous Deodorization of Fats«, veröflentlicht
in The Journal of the Oil Chemists' Society, April 1.949, S. 166 bis 170, beschrieben.
Nach einem anderen Vorschlag werden Dampf und Öl in die unterste Stufe einer mit
Glockenböden ausgestatteten oder einer gleichwertigen Kolonne eingeleitet, wobei
das Öl im gleichen Sinn wie der Dampf von Platte zu Platte nach oben strömt. Eine
derartige Anlage ist in der USA.-Patentschrift 2 615 833 beschrieben. Dabei ist
das Öl in der obersten Stufe der Einwirkung des maximalen Dampfvolumens ausgesetzt,
aber an dieser Stelle ist der Dampf bereits -durch die flüchtigen Stoffe verunreinigt,
die er längs seines Weges durch die Kolonne mit sich genommen hat.
Das
Verfahren der Erfindung zum Desodorisieren von Glyceridölen und -fetten ist nun
wie die bekannten derartigen Verfahren ein Gegenstromverfahren, wobei man unter
Verwendung einer im allgemeinen senkrecht stehenden Reinigungskolonne arbeitet,
in der Anordnungen für eine Berührung von Dampf und Flüssigkeit vorhanden sind,
in die das zu desodorisierende Öl kontinuierlich oben eingeleitet und das desodorisierte
Öl unten kontinuierlich abgezogen wird und in die die Reinigungsdämpfe unten eingeleitet
und aus der der Dampf und das verflüchtigte Material oben unter merklicher Abnahme
des Absolutdruckes in der Kolonne abgezogen wird. Die oben aufgezeigten Schwierigkeiten
der bekannten Verfahren werden dadurch überwunden, daß man das durch die Flächeneinheit
der Dampfdurchtrittsöffnungen strömende Dampfvolumen annähernd konstant hält, indem
man entweder eine Kolonne verwendet, die sich nach oben erweitert und bei der die
Zahl der Dampfdurchtrittsöffnungen nach oben hin zunimmt, oder indem man bei Verwendung
einer zylindrischen Kolonne in verschiedenen Höhen Dampf entnimmt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das gewünschte
-Ergebnis durch eine Vergrößerung der Querschnittsfläche der Kolonne in dem Maß
erhalten werden, in dem der Dampf nach oben durch die Kolonne aufsteigt, so daß
die Kontaktmittel zwischen den zu desodorisierenden Fetten oder Ölen und dem inerten
Reinigungsdampf in ihrer Fläche proportional zum Volumen und zur Schleppwirkung
des Dampfes zunehmen. Wenn man eine Reihe von Kreisscheiben mit gleichmäßig zunehmender
Fläche in gleichmäßigen Abständen übereinander auf einer gemeinsamen Achse anordnet,
dann bildet die Verbindungslinie ihrer Kanten keine gerade Linie, sondern eine Parabel.
Eine zwanzig Längeneinheiten hohe Kolonne wird durch eine derartige Reihe von Kreisscheiben
dargestellt, deren Durchmesser bei der untersten Scheibe zwei und bei der obersten
Scheibe vier Einheiten aufweisen. Die Bodenfläche beträgt also
und die Fläche der obersten Scheibe beträgt
Flächeneinheiten, während die Fläche in einer Höhe von zehn Längeneinheiten, also
in der Mitte der Kolonne,
betragen würde. Der Durchmesser der mittleren Scheibe wäre gleich 10 = 3,16 Längeneinheiten.
Wenn die Kolonne als Kegelstumpf mit einem Durchmesser von zwei Längeneinheiten
an der Grundfläche und vier Längeneinheiten an der Deckfläche ausgebildet wäre,
dann würde der Durchmesser der mittleren Scheibe drei Längeneinheiten betragen.
Die Schwierigkeiten, die bei der Herstellung derartiger parabolischer Kolonnen auftreten,
sind beachtlich, und der Unterschied ihrer Flächen, verglichen mit den entsprechenden
Flächen einer kegelstumpfförmigen Kolonne, ist sehr gering. Es ist daher üblicherweise
zweckmäßig, so geringe Abweichungen von der theoretischen Formel
mit in Kauf zu nehmen, wie-sie beim Ersatz der parabolischen Kolonne durch eine
aus geraden Seitenlinien gebildete, beispielsweise die Form einer oder mehrerer
Kegelstümpfe aufweisenden Kolonne auftreten.
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Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung wird das Hauptziel
der Erfindung dadurch erreicht, daß man den Dampf in geeignet gewählten Höhen aus
einer Kolonne mit praktisch gleichmäßigem Querschnitt abzieht und so das Verhältnis
von Dampfvolumen zur Fläche der Kontaktelemente in der ganzen Kolonne auf einem
annähernd konstanten Wert hält. Bei jedem dieser Verfahren bleiben die Vorteile
des Gegenstromes von Dampf und Öl erhalten, und das Öl kann im Schlußabschnitt der
Kolonne in einem optimalen Grad durchwirbelt und ein optimaler Reinigungseffekt
des frischen Dampfes erzielt werden, ohne daß eine Überflutung oder ein ungewöhnlich
großes Mitschleppen in irgendeinem Teil der Vorrichtung auftritt.
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Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
erläutert, wobei die Erfindung jedoch keineswegs auf diese Ausführungsformen beschränkt
ist. In diesen Zeichnungen stellt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine gemäß
der Erfindung ausgebildete Vorrichtung dar; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der
Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt einer gefüllten und gemäß den
Grundsätzen der Erfindung ausgebildeten Kolonne, und Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt
durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein Desodorisierungsturm oder eine Desodorisierungskolonne
vom Kegelstumpftyp mit 11 bezeichnet. In vertikalem Abstand voneinander sind
in gleichen Abständen mit üblichen Glocken 13 versehene Querplatten oder Böden 12
angeordnet. Die Glocken sind mit Steigrohren 14 versehen. Zur Regulierung des Niveaus
der Flüssigkeit auf den Böden 12 sind Überlaufwehre 15 angeordnet. Ableitungen
16 lassen die Flüssigkeit von einem Boden zum nächsttieferen so fließen,
daß die Flüssigkeit in abwechselnder Richtung über die Böden strömt, von rechts
nach links auf einer Platte und von links nach rechts auf der darunterliegenden.
Der gegebenenfalls überhitzte Reinigungsdampf wird durch das Dampfeinlaßrohr 17
in den unteren Teil der Kolonne eingeleitet, und das zu behandelnde Öl tritt durch
das Öleinlaßrohr 19 in den oberen Teil der Kolonne ein. Eine oder mehrere Heizschlangen
20 (die Zahl kann je nach der Größe der Kolonne und der dadurch bedingten Wärmeverluste
schwanken) sind üblicherweise an geeigneten Stellen in der Kolonne untergebracht.
Ein Auslaß 21 für den Dampf und die flüchtigen Bestandteile führt zu der Strahlpumpe
23, die über die Leitung 24 mit Dampf versorgt wird. Das gereinigte Öl fließt durch
einen Auslaß 25 ab, der zu einem nicht dargestellten Wärmeaustauscher führt, in
dem die Wärme des Öles vor oder nach der Entlüftung zur Erwärmung des einzuleitenden
Öles verwendet werden kann.
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Das entlüftete und zu reinigende Öl tritt bei 19 in die Kolonne ein,
strömt quer über den obersten Boden und über das Wehr 15 und durch die Ableitung
16 nach unten und anschließend quer über den nächsten Boden usw. Der Reinigungsdampf
tritt bei 17 ein und strömt durch die Steigrohre 14 nach oben, wird durch die Glocken
13 in das Öl verteilt, die mit Schlitzen oder Zacken versehen sein können, um die
Verteilung des Dampfes zu verbessern. Die aus dem Öl abgezogenen Dämpfe verlassen
zusammen mit dem Reinigungsdampf die Kolonne durch den Auslaß 21, wobei ihre Strömung
durch die Strahlpumpe 23 beschleunigt wird,- die durch das Rohr 24 mit Dampf versorgt
wird. Die nicht kondensierten Dämpfe werden dann zu einer weiteren Vakuumanordnung
geführt,
beispielsweise zu einer Strahlpumpe, zu Kondensatoren od.
dgl., zum Beispiel zur Strahlpumpe 26, die bei 27 mit Wasser versorgt wird, das
zusammen mit dem Kondensat durch das Dichtungsrohr 28 austritt.
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Das in der Kolonne 11 nach unten strömende Öl wird in ihrem unteren
Teil gesammelt, wo das Niveau des Öles durch ein Schwimmerventil 18 reguliert wird,
durch welches das Öl vermittels einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Pumpe
abgezogen wird.
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Fig.3 zeigt eine gefüllte Kolonne, die mit einem Füllmaterial, wie
es in der USA-Patentschrift 2 470 652 beschrieben ist, gefüllt ist, obwohl auch
irgendein anderes geeignetes Füllmaterial verwendet werden kann. Die Form der Kolonne
31 kann ähnlich wie die der in Fig. 1 gezeigten Kolonne kegelstumpfförmig und mit
Füllmaterial 32 gefüllt sein. Die Kolonne weist einen Einlaß 33 für den Reinigungsdampf,
ferner Dampfaustrittsöffnungen 34 und einen mit Verteilungsöffnungen 36 versehenen
Öleinlaß 35 auf. Ein Ölstandregulator ist mit 37 bezeichnet. Vom Ölauslaß 38 kann
das Öl zu einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Kühlschlange fließen oder
zu einem Wärmeaustauscher zur Erwärmung des Beschickungsöles. Der Dampf und die
aus dem Öl abgezogenen Verunreinigungen werden bei 39 unter Mitwirkung der Dampfstrahlpumpe
40 in den Strahlkopf 42 eingeleitet, der einen Wassereinlaß 43 aufweist
und in das Wasserverschlußrohr 44 mündet.
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Der für eine gefüllte Kolonne erforderliche Konus hängt vom Druckabfall
in der Füllung ab und wird im allgemeinen geringer sein als bei einer Glockenbodenkolonne.
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Die Fläche der Kontaktmittel für die Flüssigkeitsdampfberührung nimmt
nach oben in dem Maße zu, in dem der Druck abnimmt, so daß Mitreiß- und überflutungserscheinungen
im oberen Teil der Kolonne auch dann vermieden werden, wenn in den unteren Teil
große Dampfmengen eingeleitet werden. Bei einer Glockenbodenkolonne erreicht man
dies z. B. durch einen nach oben derart zunehmenden Durchmesser, daß die Querschnittsfläche
der Kolonne und die Gesamtfläche der Steigrohre für die aufsteigenden Dämpfe direkt
proportional mit dem Volumen des in der Kolonne aufsteigenden Dampfes zunimmt.
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Verwendet man bei der praktischen Durchführung der Erfindung eine
sich nach oben konisch erweiternde Glockenbodenkolonne, die im übrigen nach den
allgemein bekannten Konstruktionsgrundsätzen erbaut ist, so nimmt die Zahl der Glocken
proportional der nach oben zu größer werdenden Querschnittsfläche zu. Für gewöhnlich
weicht man jedoch von dieser Zahl etwas ab, da Glockenteile unpraktisch sind und
das es das Strömungsbild unzweckmäßig erscheinen lassen kann, genau die Zahl von
Glocken zu nehmen, die sich aus der nach oben in der Kolonne zunehmenden Fläche
ergeben. Abgesehen von diesen Einschränkungen, gleichgültig, ob man nun die Zahl
der Glocken, ihren Umfang oder irgendeine andere Abmessung der Kontaktmittel als
Maß nimmt, ist die Fläche der Kontaktmittel normalerweise proportional der Fläche
des entsprechenden Bodens, der natürlich der Querschnittsfläche der Kolonne in Höhe
dieses Bodens entspricht. Die Querschnittsfläche der Kolonne in einer - bestimmten
Ebene kann daher zur Berechnung der Dampfströmung durch diese Ebene herangezogen
werden.
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An Hand der folgenden speziellen Beispiele werden die verschiedenen
Verfahren zur Berechnung der Abmessungen einer kegelstumpfförmigen Kolonne erläutert,
ohne daß jedoch die Erfindung auf diese speziellen Beispiele beschränkt wäre.
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Beispiel 1a In einer zwanzigbödigen Kolonne mit 25,4 mm Abfall des
Öldruckes pro Boden beträgt der Gesamtdruckabfall 508 mm Ölsäule, was bei einem
spezifischen Gewicht des Öles von 0,9 457 mm Wasser oder 33,8 mm Hg entspricht.
Wenn die Kolonne an Vakuumanordnungen mit einer einstufigen Strahlpumpe angeschlossen
ist, ergibt sich im oberen Teil der Kolonne ein Absolutdruck von 44,5 mm Hg. Der
am Boden der Kolonne herrschende Druck ist dann gleich der Summe aus dem _ oberen
Druck und dem Druckabfall in der Kolonne oder gleich 78,2 mm Hg. Nimmt man den Durchmesser
am Boden der Kolonne zu 0,61 m an, was eine Fläche von 0,292 m2 ergibt, so errechnet
sich die vorzugsweise zu verwendende Deckfläche zu 0,514 m2. Der Durchmesser der
Deckfläche beträgt dann 0,81 m. Beispiel 2a In einer ähnlich gebauten Kolonne, die
unten einen Durchmesser von 0,61 m aufweist und bei welcher der Druckabfall 33,8
mm beträgt und die mit stärkeren Vakuumerzeugern verbunden ist, beispielsweise mit
einer Vakuumpumpe; die einen Absolutdruck von 10,2 mm Hg im oberen Teil der Kolonne
erzeugen kann, wird die erforderliche Zunahme des Durchmessers nach oben erheblich
größer. Der Druck im unteren Teil ergibt sich ebenso wie oben als Summe aus dem.im
oberen Teil herrschenden Druck und dem Druckabfall in der Kolonne, er beträgt also
10,2-I-33,8 =44 mm Hg. Die vorzugsweise zu verwendende Deckfläche ergibt sich dann
zu
und der vorzugsweise zu verwendende Durchmesser für die Deckfläche beträgt dann
1,27 m.
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Bei den oben angeführten Beispielen wurde das Volumen des aus dem
Öl abgezogenen Materials nicht berücksichtigt, jedoch sieht man, daß dieser Faktor
bei der Konstruktion der Kolonne normalerweise vernachlässigt werden kann. Nimmt
man einen Dampfverbrauch von 2% je Stunde an, dann ergibt sich für 11340 kg Fett
je Stunde ein stündlicher Dampfverbrauch von 226,5 kg. Nimmt man an, daß 1 Gewichtsprozent
oder 113,4kg,bezogen auf die gesamteBeschikkung des Fettes, eines Materials herausgezogen
wird, das ein Molekulargewicht von 300 aufweist, dann beträgt das Volumen eines
derartigen Materials bei Normaldruck und Normaltemperatur 8,55 m3. 226,5 kg Wasserdampf
haben ein Volumen von 285 m3 bei Normalbedingungen, so daß rund 3 % des Dampfvolumens
von dem herausdestillierten Material eingenommen werden. Diese Menge ist zu gering,
als -daß eine Korrektur erforderlich wäre.
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Man kann auch ein anderes Verfahren zur Berechnung der gewünschten
Zunahme des Kolonnendurchmessers verwenden. Bei diesem Verfahren wird die Masse
des Reinigungsdampfes ebenso wie seine Geschwindigkeit berücksichtigt, und man nimmt
an, daß die Schlepp- und Wirbelbildung der kinetischen Energie proportional ist,
wobei man mit M die Masse des in einer ° Volümeinheit enthaltenen Reinigungsdampfes
und mit V seine Geschwindigkeit bezeichnet. Nach diesem Verfahren hält man die kinetische
Energie je Raumeinheit (m3) des Wasserdampfes praktisch konstant, während der Dampf
durch -die
Kolonne nach oben steigt: Bezeichnet man die leine= tische
Energie mit K, so kann man die Formel folgendermaßen schreiben:
Eine .Formei zur Berechnung der Dampfgeschwindigkeit, bei deren Aufstellung sowohl
die oben aufgeführten Annahmen als auch andere Überlegungen eine Rolle spielten,
findet man in 1'erry's Chernicul Engineers Handbook, 2. Auflage, S. 1449: In dieser
im vorliegenden Fall anwendbaren Formel bedeutet I-' = Dampfgeschwindigkeit (m/sec),
bezogen auf die gesamte Kolonnenfläche, Pi = die Dichte der unter betriebsmäßigen
Bedingungen nach abwärts strömenden Flüssigkeit, P2 = die Dichte des Dampfes unter
betriebsmäßigen Bedingungen, K2 = eine Konstante, deren Größe durch die Betriebsbedingungen,
das Material und die Konstruktion der Vorrichtung vorgegeben ist. (Der Wert dieser
Konstante ist oft etwa K~=0,03 m/sec.) Dann ist `
Beispiel 1b Nimmt man die im Beispiel 1 a beschriebenen Bedingungen, nämlich einen
Druck im oberen Teil der Kolonne von 44,5 mm Onecksilber absolut und im unteren
Teil der Kolonne einen Druck von 78,2 mm, und nimmt man eine konstanteTemperatur
von 204° C über die ganze Kolonne, so kann man die folgenden Werte ableiten. Für
den unteren Teil der Kolonne gilt: P, wird gleich 900;4 kg/ni3, P2 wird gleich 0,047
kg/ms, Tl wird gleich 4,27 m/sec. Massengeschwindigkeit durch eine Fläche im Bodenteil
gleich 0,20 kg/m2 > sec (4,27 -0,047 = 0,20 kg/ m2 sec) .
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Für den oberen Teil der Kolonne gilt
Die Massengeschwindigkeit beträgt dann 5,55 - 0,0269 = 0,15 kg/m2 sec.
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Nimmt plan am. Boden der Kolonne wieder einen Durchmesser von
0,61 m an, dann beträgt die obere Fläche der Kolonne
Durchmesser oben = 0,70 m. Beispiel 2b Nimmt man für die Kolonne einen Absolutdrück
im oberen Teil von 10,16 mm und von 44 mm im unteren Teil der Kolonne an und wendet
man die Formel für die-kinetische Energie an, dann erhält man für die Geschwindigkeit
im unteren Teil
Ps = 900,4 kg/mt, P2 = 0,0268 kg/m3 ,
Die, Klassengeschwindigkeit ergibt sich dann zu 5,59 - 0,0267 = a,149 kg/m2
sec.
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Die Geschwindigkeit oben wird dann gleich P1 = 1300,4 kg/m3 , P2 =
0,00615 kg/m2
Die Massengeschwindigkeit wird 0,00615 - 11,7 = 0,072 kg/m2 sec.
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Die obere Fläche ergibt sich zu
und der obere Durchmesser zu 0,88 m.
| Zusammenstellung der Werte |
| Beispiele |
| laundlb 1 2aund2b |
| Druckobenabsolut(mmHg) 44,5 10,2 |
| Druck am Boden (mmHg) 78,2 44 |
| Bodendurchmesser (in) .... 0,61 0161 |
| Oberer Durchmesser |
| a) Geschwindigkeit |
| Formel (m) . . . -. . . . . . . 0,81 1,26 |
| b) Formel für kinetische |
| Energie (m) . , . . ...... 0,70 0,88 |
Bei der Anwendung der Erfindung auf die Ausbildung einer sich nach oben erweiternden
Kolonne wählt rnan die nicht wesentlich kleiner, als sie eich aus der Formel für
die kinetische Energieerrechnet, weil dies zu einer Überflutung und zu einem Mitreißen
im oberen Teil der Kolonne führen würde..
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In gleicher Weise wählt man die Flächenzunahme zweckmäßig nicht wesentlich
größer, als sie sich aus der Formel für konstante Geschwindigkeit errechnet, weil,
wenn diese Zunahme überschritten wird, die Geschwindigkeit des keinigungsdampfes
so weit absinkt, wodurch die Reinigungswirkung unter ihren maximalen Wert sinkt.
Da ein Zwischenwert iweckmäßig ist, kann -die Fläche aus dem sich durch die Formel
für die kinetische Energie errechneten Wert zuzüglich etwa 25,0/a der Differenz
der sich aus beiden Formeln ergebenden Werte festgelebt werden.
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Man sieht daher ein, daß, während es allgemein das Ziel der Erfindung
ist, durch die ganze Kolonfe hindurch das Verhältnis von Dampfvolumen -zu Querschnittsfläche
i.m wesentlichen konstäa.ht zu halten,
dieses Verhältnis beträchtlich
innerhalb der Grenzen der Werte schwanken kann, die sich aus den Formeln für konstante
Geschwindigkeit und konstante kinetische Energie (wie dies oben erläutert wurde)
des Reinigungsdampfes ergeben.
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Die Ziele der Erfindung kann man nicht lediglich dadurch erreichen,
daß man im unteren Teil einer zylindrischen Kolonne nur einige wenige Glocken und
bei den höheren Böden eine zunehmend größere Anzahl von Glocken verwendet. Eine
wirkungsvolle Anordnung der Glocken, ihrer Abstände und Anordnung wird zweckmäßig
nach dem Fachmann bekannten Grundsätzen ausgewählt. Diese Anordnung sollte für alle
Böden soweit wie möglich wiederholt werden, abgesehen von geringen Änderungen, die
sich aus der Änderung der Flächen und der Notwendigkeit eines guten Strömungsbildes
für die Glocken ergeben. Es ist natürlich nicht notwendig, daß der äußere Mantel
der Kolonnen nach oben konisch erweitert ist, da man die gewünschte Wirkung auch
durch die Einfügung einer flüssigkeits- und gasdichten Auskleidung einer zylindrischen
Kolonne erreichen kann.
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In einer gefüllten Kolonne ist die Verteilung der Füllung durch die
ganze Kolonne durch vorzugsweise im wesentlichen gleich, da man in dem Maße mehr
Füllmaterial verwendet, wie der Durchmesser der Kolonne nach oben zunimmt.
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Obwohl man vorzugsweise eine Kolonne mit nach oben zunehmender Querschnittsfläche
verwendet, so kann man eine einheitliche Durchwirbelung auch mit anderen Mitteln
erreichen. So kann bei einer Kolonne mit gleichmäßigem Durchmesser die große, für
eine gute Reinigung erforderliche Wasserdampfmenge in den unteren Teil der Kolonne
eingeführt werden und ein Mitreißen und eine Überflutung im oberen Teil der Kolonne
dadurch vermieden werden, daß man den Dampf an Stellen mittlerer Höhe abzieht. Bei
der Anwendung dieses Verfahrens kann man eine absolute Gleichmäßigkeit dadurch erreichen,
daß man den Wasserdampf und die herausgedampften Verunreinigungen an eng nebeneinanderliegenden
Stellen, beispielsweise im Falle einer Glockenbodenkolonne unter jeder Platte, abzieht.
In der Praxis ist es meist ausreichend, Abzüge an weiter voneinander entfernten
Stellen anzuordnen, beispielsweise in Abständen von zwei bis vier oder sogar fünf
Böden. Die Tiefe der Flüssigkeit über den Auslässen in den Glocken wirkt auf den
Druckabfall ein, und diese Tiefe ist wesentlich für den Druckabfall durch einen
Boden verantwortlich. Wenn der Druckabfall je Boden groß ist, dann sind die Abzüge
enger beieinander, ist er klein, so kann eine größere Anzahl von Böden durch einen
einzigen Auslaß versorgt werden.
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In Fig. 4, in der diese Ausführungsform dargestellt ist, ist eineDesodorisierungskolonne51
mit im wesentlichen gleichmäßigem Querschnitt dargestellt, die mit Mitteln für einen
Dampf-Flüssigkeits-Kontakt in Form von Glocken 62 ausgestattet ist. Ein Abzugsverteiler
57 ist mit dem Dampfrohr 58 verbunden, das den Hauptteil des Reinigungsdampfes und
der verdampften Verunreinigungen vom oberen Teil der Kolonne abläßt. Ein Dampfstrahlgebläse
60 erzeugt ein Vakuum in der Kolonne und erhöht die Abzugsgeschwindigkeit der Dämpfe.
Weitere Vakuumanlagen, beispielsweise Kondensatoren, Strahlpumpen u. dgl. (in der
Zeichnung nicht dargestellt), können verwendet werden. Die Kolonne ist mit einer
Mehrzahl von im vertikalen Abstand voneinander angeordneten Auslässen 52 ausgestattet,
die mit Ventilen 53 versehen sind, und jedes Ventil kann automatisch durch schematisch
durch das Bezugszeichen 56 angedeutete Mittel reguliert werden, die einen
durch Luft betätigten Ventileinstellmechanismus aufweisen, der durch eine kleine
Druckdifferenz ansprechende Steuerung 54 betätigt wird, die durch die Druckleitungen
55 gesteuert wird, die mit solchen Stellen der Kolonne verbunden sind, zwischen
denen der Druckabfall geregelt werden soll.
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Nimmt man an, daß in einer Kolonne von der in Fig. 4 gezeigten Art
zwanzig Böden vorgesehen sind und der Druck oben 44,5 mm .Quecksilber und unter
78,2 mm beträgt und der Wasserdampf an drei Stellen abgezogen wird, unter dem fünften,
dem zehnten und dem fünfzehnten Boden, so sieht man, daß jede Abzugszone fünf Böden
umfaßt, so daß der Druckabfall ein Viertel des Gesamtdruckabfalles oder etwa 8,42
mm beträgt. Die abzuziehende Menge kann unter Zugrundelegung gleicher Geschwindigkeit
folgendermaßen abgeschätzt werden: Wenn man 2,35 ms Wasserdampf bei 78,2 mm Quecksilber
absolut in den unteren Teil der Kolonne einleitet, dann beträgt der Druck an der
ersten Abzugsstelle über dem Boden 78,2 - 8,4 = 69,8 mm Quecksilber absolut. Das
Dampfvolumen an der ersten Abzugsstelle beträgt dann
und es werden 0,34 m3 abgezogen. Die verbleibenden 2,85 m3 dehnen sich dann auf
das Volumen von
aus, so daß an der zweiten Stelle 0,39 m3 abgezogen werden.
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Die verbleibenden 2,85 m3 dehnen sich dann aus auf
Es werden dann 0,45 ms an der dritten Abzugsstelle abgezogen.
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Der Abzugsmechanismus wird dann so eingestellt, daß insgesamt 14%
des Volumens an jeder der drei Abzugsstellen abgezogen werden, wobei eine Kompensation
für geringe Abweichungen durch eine Einstellung der Steueranordnung selbst vorgenommen
wird.
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Die Dampfmenge, die abgezogen werden muß, kann unter Zugrundelegung
einer konstant zu haltenden kinetischen Energie einfach errechnet werden aus den
Werten, die oben für konische Kolonnen abgeleitet wurden. Die Flächenzunahme bei
Zugrundelegung einer konstanten Geschwindigkeit beträgt dann 0,514-0,292=0,222 m2.
Die Flächenzunahme bei konstanter kinetischer Energie beträgt dann 0,390-0,292=0,098
m2.
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Die unter Zugrundelegung konstanter kinetischer Energie abzuziehenden
Wasserdampfmengen sind dann gleich 0,098/0,222 oder 44,5°/o des Betrages, der sich
unter der Voraussetzung eines konstanten Volumens errechnet. Zur Konstruktion legt
man 44,5% von 14% zugrunde oder eine Gesamtmenge von 6% des an jeder der drei Abzugsstellen
abzuziehenden Volumens, wobei geringe Abweichungen von dieser
Menge
durch Einstellung der Steueranordnung berücksichtigt werden.
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Diese Einstellungen können durch Einsetzen von Pitot-Rohren in die
Abzugsrohre 52 vorgenommen werden, wobei diese Rohre klein sein müssen, um eine
Änderung der Strömung zu vermeiden. In der Praxis genügt es meist, die Einstellung
so vorzunehmen, daß eine Überflutung vermieden wird.