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Kondensator zur Abtrennung wertvoller Bestandteile aus Dampf-Gas-Gemischen
Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Kondensators, der zur Abtrennung wertvoller
Bestandteile aus Dampf-Gas-Gemischen dienen soll. Insbesondere soll der Kondensator
in erfindungsgemäßer Ausgestaltung zur Gewinnung von Dicarbonsäuren, z. B. von Orthophthalsäure,
Isophthalsäure, Phtheriphthalsäure, Benzoesäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder von
deren Derivaten. wie Phthalsäureanhydrid, aus den bei ihrer Herstellung entstehenden
Gasgemischen dienen.
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Bei ortanischen Rcaktionsprozessen fallen vielfach Dampt-Gas-Gcmische
an, die wertvolle Bestandteile enthalten, welche durch Kühlung unmittelbar in die
feste Phase übergeführt und an den Abkühlungsflächen nicdcrgesch1agen werden können.
Ein solcher Abscheideprozeß wird üblicherweise durch Kondensatoren bewirkt, die
z. B. mit Rohrbatterien arbeiten, die abwechselnd beheizt und gekühlt werden, wobei
während der Kühlung die aus den Gasen oder Dämpfen abzuscheidenden Stoffe sich an
der Außenfläche der Rohre niederschlagen, worauf sie während der Beheizung der Rohre
abgeschmolzen werden und in einen Sammelraum fließen.
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Der erfindungsgemäße Kondensator ist so ausgebildet, daß ein oberer
Kondensationsbehälter mit einem darunter angeordneten Schmelzkessel vereinigt ist.
In dem oberen Kondensationsbehälter findet die Kühlung durch Luft statt, was gegenüber
der Kühlung mit einem anderen Wärmeaustauschmittel erhebliche Vorteile bietet. Die
durch Kühlung niedergeschlagenen Kondensationsprodukte werden dadurch gewonnen,
daß man das im unteren Schmelzkessel schon gesammelte, geschmolzene Material durch
eine Leitung in die Haube des Kondensators pumpt und auf die an den Kühlflächen
haftenden Kondensationsprodukte herabrieseln läßt. Dadurch werden die kondensierenden
Stoffe geschmolzen und fließen zusammen mit dem Schmelzgut in den Schmelzkessel.
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In der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht der Kondensator aus einem
oberen Kondensationsbehälter und einem darunter angeordneten, nach oben offenen
beheizbaren Schmelzkessel, wobei der obere Kondensationsbehälter mit einer Zuführung
für das zu beheizende Dampf-Gas-Gemisch sowie mit Kühlorganen versehen ist, während
von dem unteren beheizbaren Schmelzkessel eine Steigleitung über eine Pumpe nach
einer über dem Kondensationsbehälter angeordneten Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung
führt, aus der das hochgepumpte schmelzflüssige Gut auf die Kühlrohre fließt. Dadurch
werden die an den Kühlrohren kondensierten Stoffe geschmolzen, so daß sie zusammen
mit dem herabrieselnden Schmelzgut in den
darunterliegenden Schmelzkessel fließen.
Die in dem oberen Kondensationsbehälter angeordneten Kühlorgane können z. B. in
diesen Behälter in der Querrichtung durchsetzenden Rohren bestehen, welche flüssigkeitsdicht
in den Wandungen des Behälters angeordnet sind und während des Kondensationsvorgangs
von Kühlluft durchstrichen werden. Die Kühlrohre können an beiden Enden offen gestaltet
sowie auf einer Seite mit einer Haube überdeckt sein, an welche sich eine Kühlluftleitung
anschließt. Zweckmäßig wird zwischen dem oberen Kondensationsraum und dem darunter
befindlichen Schmelzkessel ein Siebboden angeordnet. Der Boden des Schmelzraumes
wird vorteilhaft nach der an der tiefsten Stelle desselben ansetzenden Steigleitung
hin geneigt verlaufend ausgebildet. Auch kann der Schmelzraum mit einer z. B. in
Form einer Dampfheizung ausgebildeten Hauptheizung sowie daneben mit einer elektrischen
Zusatzheizung ausgestattet werden.
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Ein Kondensator in erfindungsgemäßer Ausgestaltung arbeitet also
in periodisch wechselndem Betrieb.
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Es muß zunächst durch Kühlung der Kondensationskörper, z. B. der den
oberen Kondensationsraum quer durchsetzenden Rohre, das dem Kondensationsraum z.
B. von oben eingeführte Gasgemisch bis zum Taupunkt der abzuscheidenden Bestandteile
heruntergekühlt werden, so daß sich diese Bestandteile an der Außenfläche der Kühlrohre
absetzen. Alsdann erfolgt in einem zweiten Arbeitsgang unter Abschaltung der Kühlung
die Berieselung des Kondensationsgutes, wie erläutert, durch das in der erwähnten
Steigleitung nach oben geführte und aus der Verteilungsvorrichtung herabrieselnde,
flüssige, erhitzte Schmelzgut.
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Um mit Hilfe eines solchen Kondensators die Kondensation kontinuierlich
durchführen zu können, werden zweckmäßig zwei Kondensatoren nebeneinander angeordnet
und derart miteinander verbunden, daß im Kondensationsraum des ersten Kondensators
kondensiert wird, während die Umlaufpumpe des zweiten Kondensators arbeitet und
in diesem zweiten Kondensator durch das hochgepumpte flüssige Schmelzgut das Abschmelzen
des Kondensats bewirkt wird. Alsdann tritt bei abgeschalteter Kühlung des ersten
Kondensators sowie unter Inbetriebsetzung der Umlaufpumpe desselben die Kühlung
und Kondensation im zweiten Kondensator unter Abschaltung seiner Umlaufpumpe in
Tätigkeit.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
beispielsweise dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Filter im senkrechten
Schnitt; Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch das Filter nach Linie A-B;
Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie C-D; Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie E-F.
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Im einzelnen bezeichnet in den Figuren das Bezugszeichen 1 den Mantel
eines z. B. mit rechteckigem Querschnitt ausgebildeten Filterturmes oder -behälters.
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Der Deckel des Behälters wird durch eine trichterförmige Haube 2 gebildet,
in die eine Leitung 3 für die Zuführung des zu filternden Gasgemisches führt.
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In der Haube 2 ist ferner ein Mannlochstutzen 4 mit abnehmbarem Deckel
angeordnet. Auf einer Seite des Filterturmes ist eine Haube 5 angeordnet, in welche
durch eine Leitung 6 durch ein Gebläse ein Kühlmittel, z. B. Kaltluft, geblasen
wird. In die Haube 5 münden eine Anzahl über den ganzen Querschnitt und die Höhe
des Filterturmes 1 verteilte Rohre 7 ein, die auf der gegenüberliegenden Seite frei
ausmünden. Die Kaltluft strömt also durch die Rohre 7 hindurch und tritt aus den
Mündungen 8 ins Freie.
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Statt dessen könnte die beim Kondensationsvorgang erwärmte Luft auch
in eine Sammelleitung geführt und zu anderen Zwecken verwendet werden.
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Unterhalb des Filterturmes ist ein Schmelzbehälter oder Schmelzkessel
9 angeordnet, dessen Boden 10 nach einer Seite hin geneigt ist. Die obere Seite
dieses Schmelzkessels ist offen sowie durch ein Sieb 11 überdeckt. In diesem Kessel
wird das in ihm befindliche Material, z. B. mittels einer Dampfzuleitung 12 und/
oder einer elektrischen Heizvorrichtung 13, beheizt und in schmelzflüssigem Zustand
gehalten. Am Boden des Schmelzkessels, an seiner tiefsten Stelle, ist ein Schlammstutzen
14 mit Absperrvorrichtung vorgesehen. Ferner dient eine Leitung 15 zur Abführung
der aus dem Filterprozeß nach Abscheidung der wertvollen Bestandteile verbleibenden
Gase oder Brüden.
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Der Schmelzkessel ist ferner mit einer Sicherheitskappe 16 versehen.
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Eründungsgemäß ist eine in der Nähe des Bodens des Schmelzkesels
9 beginnende Steigleitung 17 vorgesehen, die über eine Pumpe 18 in eine in der Haube
2 liegende Verteilungsleitung 19 führt. Von dieser Verteilungsleitung 19 aus gehen
eine Anzahl von mit Düsenöffnungen versehenen Sprüh- oder Rieselrohren 20 aus, von
denen das hocherhitzte, in flüssigem Zustand befindliche Material auf die darunterliegenden
Kondensationsrohre 7 rieselt. Das herabfließende, im Behälter 9 gesammelte Schmelzgut
kann durch eine Leitung 21 abgeführt werden, die an einer höheren Stelle als die
Steigleitung 17 am Be-
hälter 9 ansetzt, damit immer eine genügende Menge Schmelzgut
für den Umlauf- und Sprühprozeß im Behälter 9 vorhanden bleibt.
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Der Betrieb der Filteranlage erfolgt in der Weise, daß zunächst bei
eingeschaltetem Gebläse und geöffneter Gaszuführung 3 Kaltluft durch die Rohre 7
geblasen wird. Dadurch wird das durch den Filterraum 1 strömende Gasgemisch bis
unter den Taupunkt der abzuscheidenden Bestandteile abgekühlt, so daß diese sich
an den Rohren 7 kondensieren.
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Gegebenenfalls können die Rohre 7 zwecks Steigerung der Kondensationswirkung
auch mit Vorsprüngen, z. B. mit Rippen oder Wülsten, versehen sein.
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Nachdem der Kondensationsvorgang während eines bestimmten Zeitabschnitts
durchgeführt wurde, wird das Gebläse abgeschaltet und nunmehr die Pumpe 18 in Betrieb
gesetzt, so daß die im Schmelzkessel verflüssigten und erhitzten Stoffe hochgepumpt
und in die Verteilungsleitung 19 und die Sprührohre 20 geführt werden. Dieser Arbeitsvorgang
wird durchgeführt, bis das an den Rohren 7 angesetzte Kondensat in genügendem Maße
abgeschmolzen und in den unteren Behälter 1 geflossen ist, worauf wiederum ein Kondensations-Arbeitsgang
beginnt.
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Gegebenenfalls können beide Arbeitsgänge auch mittels einer Programmzeitschaltung
periodisch in der Weise durchgeführt werden, daß während einer bestimmten Zeit das
Gebläse in Betrieb gesetzt und während des darauffolgenden Zeitabschnitts das Gebläse
abgestellt und die Pumpe 18 in Betrieb genommen wird. Unabhängig vom Betrieb des
Gebläses und der Pumpe oder auch in Abhängigkeit von demselben kann die Heizung
12, 13 der Filteranlage derart betrieben werden, daß nach Beendigung eines Kondensations-Arbeitsgangs
bereits genügend erhitzte Flüssigkeit in dem Schmelzkessel 9 zur Verfügung steht,
um unmittelbar anschließend mit dem Hochpumpen der Schmelzflüssigkeit und der Rieselbehandlung
des Kondensats zu beginnen.
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Vorteile der erfindungsgemäßen Filteranlage bestehen darin, daß sich
eine besonders einfache Konstruktion der Kühlrohre ergibt, da diese aus kurzen Querstücken
bestehen können, die am Ende offen sind. Es werden ferner Undichtigkeiten vermieden,
da die Rohre und die Rohranschlüsse keinen wechselnden Beanspruchungen mit hohen
Temperaturen und niedrigen Temperaturen unterliegen, wie sie dann eintreten, wenn
derartige Rohre abwechselnd mit einem Kühlmedium und einem Heizmedium betrieben
werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Beheizung des Auffangbehälters
9 ohnehin zwecks Abführung des aufgefangenen Materials durchgeführt werden muß,
so daß das Abschmelzen des Kondensats mit Hilfe des Wärmeinhalts des ohnehin verflüssigten
Materials ohne Heranziehung zusätzlicher Wärmeenergie durchgeführt werden kann.
Die Anordnung des Siebes zwischen dem Kondensationsraum und dem Schmelzraum- ermöglicht
ferner die Gewinnung der in Rede stehenden Stoffe in verhältnismäßig reiner Form
unter Beseitigung gröberer mechanischer Verunreinigungen.
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Mit Vorteil kann man gegebenenfalls auch zwei Filterapparate der
beschriebenen Ausbildungsform in Verbund miteinander arbeiten lassen, indem man
ihre Kühlkörper abwechselnd von demselben Gebläse mit Kühlluft speisen läßt, während
andererseits auch die Umlaufpumpen beider Filter abwechselnd arbeiten oder bei Anordnung
nur einer Umlaufpumpe dieselbe
jeweils von der Steigleitung des
ersten Filters auf die Steigleitung des zweiten Filters umgeschaltet wird, und umgekehrt.
Während bei einem solchen Doppeiffiter im Kondensationsraum des ersten Filters gekühlt
wird, arbeitet also die Umlaufpumpe des zweiten Filters oder die auf das zweite
Filter geschaltete Umlaufpumpe unter Berieselung und Abschmelzung des Kondensationsgutes
im Kondensationsraum des zweiten Filters, während umgekehrt bei Abschaltung der
Kühlung vom ersten Filter und Einschaltung der Kühlung des Kondensationsraumes des
zweiten Filters unter entsprechender Umschaltung oder Einschaltung der Umlaufpumpe
das Kondensat im Kondensationsraum des ersten Filters abgeschmolzen und seinem Schmelz-
und Sammelraum zugeführt wird. Auf diese Weise erhält man trotz diskontinuierlichen
Betriebes des Trenn- und Filtervorgangs in jedem einzelnen Filterapparat im ganzen
eine kontinuierliche Zuführung und Verarbeitung des Gasgemisches, indem dasselbe
einmal dem ersten Filter zugeführt wird, solange der Kondensationsvorgang in demselben
dauert, und dann unter Absperrung der Gasgemischzuführung dem Kondensationsraum
des zweiten Filters zugeführt wird, während gleichzeitig das Kondensationsgut im
ersten Filter durch die hochgepumpte Schmelztlüssigkeit abgeschmolzen wird.
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PATENTANS ['RIJCII: 1. Kondensator zur Abtrennung wertvoller Stoffe,
insbesondere von Dicarbonsäuren oder Dicarbonsäureanhydriden, aus Dampf-Gas-Gemischen
mit Hilfe von Kühlrohren, an denen die zu gewinnenden Bestandteile in fester Form
niedergeschlagen werden, um alsdann durch Zuführung von Wärme abgeschmolzen zu werden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator aus einem oberen Kondensationsbehälter
(1) und
einem darunter angeordneten, nach oben offenen beheizbaren Schmelzkessel
(9) besteht, wobei der obere Kondensationsbehälter (1) mit einer Zuführung (3) für
das zu behandelnde Dampf-Gas-Gemisch sowie mit Kühlorganen (7) versehen ist, während
von dem unteren beheizbaren Schmelzkessel (9) eine Steigleitung (17) über eine Pumpe
(18) nach einer über dem Kondensationsbehälter (1) angeordneten Flüssigkeitsverteilungseinrichtung
(20) führt.