DE1133701B

DE1133701B - Distillation kettle

Info

Publication number: DE1133701B
Application number: DEI16844A
Authority: DE
Inventors: Roy Holt Bowers; Tadeusz Wisniewski
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1958-08-22
Filing date: 1959-08-13
Publication date: 1962-07-26

Description

Destillationskessel Die Erfindung betrifft einen Destillationskessel mit im Kopfteil angeordnetem rotierendem Flüssigkeitsverteilereinsatz.Distillation kettle The invention relates to a distillation kettle with rotating liquid distributor insert arranged in the head part.

In der britischen Patentschrift 598 531 ist eine Vorrichtung zum Erhitzen oder Behandeln einer Flüssigkeit mit einem Gas oder einem Dampf oder zur Behandlung eines Gases oder eines Dampfes mit einer Flüssigkeit beschrieben, bei der die Flüssigkeit durch einen Zwischenraum streicht, der durch feste und drehbare Platten entsteht, welche Ringe oder Rippen tragen. Die Platten sind derart angeordnet, daß der Ring oder die Rippen auf der festen Platte mit denjenigen auf der drehbaren Platte abwechseln, wodurch die Flüssigkeit unter der Fliehkraftwirkung in Form eines Filmes auf den Ringflächen verteilt wird und in einer Schlangen- oder Zickzackbahn durch den Raum fließt. In British patent specification 598 531 there is a device for Heating or treating a liquid with a gas or a vapor or for Treatment of a gas or a vapor with a liquid described in which sweeps the liquid through a space that is fixed and rotatable Plates are created which are supported by rings or ribs. The plates are arranged in such a way that the ring or ribs on the fixed plate match those on the rotatable one Alternate plate, causing the liquid under the effect of centrifugal force in the form of a Film is distributed on the ring surfaces and in a snake or zigzag path flows through the room.

Ein solcher Destillationskessel ist für bestimmte Zwecke, z. B. für die Fraktionierung durch Destillation einer flüssigen Mischung in zwei oder mehr Komponenten, geeignet, wenn die hohe volumetrische Wirksamkeit und die Gedrängtheit der Vorrichtung von Vorteil ist. Unter derartigen Verhältnissen wird die Flüssigkeitsmischung in einem gesonderten Kochkessel gekocht. Dieser Destillationskessel hat noch, obgleich er gedrängter als die üblichen Fraktionierdestillationsvorrichtungen ist, eine recht große frei liegende Oberfläche, welche für eine Destillation bei hohen Temperaturen nachteilig ist. Es ist jedoch bekannt, daß dieser Nachteil vermindert oder vermieden werden kann, indem der Flüssigkeitsverteilereinsatz im Innern des Kochkessels angebracht wird, der jede übliche Form oder Größe für bekannte industrielle Zwecke haben kann; z. B. kann ein mit einem Mantel versehener Kessel einen etwas größeren Durchmesser als der Drehteil haben. Der Flüssigkeitsverteilereinsatz ist wie üblich an der Oberseite des Kochkessels angebracht, so daß die drehbare Platte parallel zur Oberfläche des Inhalts des Kochkessels liegt. Die Vorteile der Anordnung des Flüssigkeitsverteilereinsatzes innerhalb des Kochkessels im Gegensatz zur Anordnung desselben als selbständige Einheit und in Verbindung mit dem Kochkessel durch Leitungen sind die, daß die Wärmeverluste auf Grund der geringeren frei liegenden Oberfläche stark vermindert werden und Einsparungen an Gesamtkosten auf Grund der geringeren Größe der Vorrichtung und des einfacheren Traggerüstaufbaues erreicht werden. Such a still kettle is used for certain purposes, e.g. B. for fractionation by distilling a liquid mixture into two or more Components, suitable when the high volumetric effectiveness and crowding the device is advantageous. Under such conditions, the liquid mixture will cooked in a separate kettle. This still has, albeit it is more compact than the usual fractional stills, one right large exposed surface, which is suitable for high temperature distillation is disadvantageous. However, it is known that this disadvantage can be reduced or avoided can be installed by placing the liquid distributor insert inside the cooking kettle which can be of any shape or size commonly used for known industrial purposes; z. B. a jacketed kettle may have a slightly larger diameter than have the turning part. As usual, the liquid distributor insert is on the top of the kettle so that the rotatable plate is parallel to the surface of the The contents of the kettle. The advantages of arranging the liquid distributor insert inside the kettle in contrast to the arrangement of the same as independent Unit and in connection with the boiling kettle by pipes are those that prevent heat losses and savings due to the smaller exposed surface in total cost due to the smaller size of the device and the simpler Shoring structure can be achieved.

Erfindungsgemäß wird zur Verwendung für Destillationsverfahren eine verbesserte Form einer in der britischen Patentschrift 598 531 beschriebenen Vorrichtung vorgeschlagen, welche in einem Destillations- kessel mit im Kopfteil angeordnetem rotierendem Flüssigkeitsverteilereinsatz und dem Kennzeichen besteht, daß an der Unterseite der Platte des an sich bekannten rotierenden Flüssigkeitsverteilereinsatzes radial verlaufende Schaufeln angeordnet sind und unterhalb derselben, parallel zur rotierenden Platte, ein an der Kesselwand befestigter ringförmiger Leitboden angeordnet ist. According to the invention for use for distillation processes a improved form of a device described in British Patent Specification 598,531 proposed, which in a distillation boiler with arranged in the head part rotating liquid distributor insert and the label that the Underside of the plate of the known rotating liquid distributor insert radially extending blades are arranged and below the same, parallel to rotating plate, an annular guide plate attached to the boiler wall is.

Die hierdurch erhaltene Verbesserung ist ein stark verringerter Druckunterschied zwischen dem Kocher und dem Kondensor. Dieser Druckunterschied kann unter bestimmten Bedingungen negativ sein, wodurch der Druck im Kocher niedriger als im Kondensor sein kann. Diese Verbesserung ist bei der Vakuumdestillation von thermisch unstabilen Materialien von großer Bedeutung. The improvement thereby obtained is a greatly reduced pressure differential between the cooker and the condenser. This pressure difference can under certain Conditions can be negative, which makes the pressure in the digester lower than in the condenser can be. This improvement is thermally unstable in vacuum distillation Materials of great importance.

Vorzugsweise werden die Schaufeln radial an der unteren drehbaren Platte angebracht, weil hierdurch die Fliehkraftwirkung am einfachsten erreicht wird. Preferably, the blades are rotatable radially on the lower one Plate attached because this is the easiest way to achieve the effect of centrifugal force will.

Obgleich in der britischen Patenschrift 598 531 eine von den Platten als fest bezeichnet ist, ist es auch bekannt, beide Platten drehbar zu lagern. Although one of the plates in British Patent 598 531 is designated as fixed, it is also known to mount both plates in a rotatable manner.

Es hat sich gleichfalls herausgestellt, daß durch die Trennung der durch die festen oder drehbaren Platten getragenen Ringe oder Rippen voneinander durch einen sich allmählich vergrößernden Abstand in Richtung vom Umfang zur Mitte der Platten, derart, daß der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ringen oder Rippen eingeschlossene Plattenbereich im wesentlichen konstant und der gleiche ist, eine weitere Verbesserung bei dem Destillationskessel mit dem Flüssigkeitsverteilereinsatz, nämlich ein stark verringerter Druckabfall je Ring oder Rippe bei hohem Durchsatz und daher eine verringerte maximale Temperatur in der Vorrichtung erreicht wird. Diese Verbesserung ist bei der Vakuumdestillation von thermisch unstabilen Materialien von Bedeutung. It has also been found that by separating the rings or ribs from each other carried by the fixed or rotatable plates by a gradually increasing distance in the direction from the circumference to the center of the plates, such that the one between two consecutive Rings or ribs enclosed plate area substantially constant and the is the same, a further improvement in the still kettle with the liquid distributor insert, namely a greatly reduced pressure drop per ring or rib at high throughput and therefore a reduced maximum temperature is achieved in the device. This improvement is in vacuum distillation of thermally unstable materials significant.

Der Grundgedanke der Erfindung ist auf den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch einen Destillationskessel mit einem Flüssigkeitsverteilereinsatz und Fig. 2 eine Draufsicht auf die drehbare Platte. The basic idea of the invention is explained in more detail on the drawings. 1 shows a vertical cross section through a distillation kettle a liquid distributor insert; and FIG. 2 is a plan view of the rotatable plate.

Gemäß der Zeichnung trägt eine rotierende Platte B auf ihrer Unterseite radial verlaufende Schaufeln und auf ihrer Oberseite Ringe oder Rippen. Die Platte B ist an einer Welle S angebracht, welche durch einen Motor gedreht wird. Die Ringe oder Rippen C wechseln mit Ringen oder Rippen D ab, die von einer festen Scheibe E getragen werden, welche unterhalb des Deckels eines Kochkessels F befestigt ist. Der Kochkessel F weist eine U-förmige Rinne G und einen ringförmigen, an letzterer befestigten Leitboden J auf. According to the drawing carries a rotating plate B on its underside radial blades and rings or ribs on their upper side. The plate B is attached to a shaft S which is rotated by a motor. The Rings or ribs C alternate with rings or ribs D made by a solid disc E, which is attached below the lid of a cooking kettle F. The cooking kettle F has a U-shaped channel G and an annular one on the latter attached guide shelf J on.

In der Rinne wird das Kondensat gesammelt und zur Masse der Flüssigkeit im Behälterkessel über Rohre oder Leitungen H zurückgeführt; ferner ist ein Auslaß K für den zum Kondensor streichenden Dampf und ein Einlaß L für das Kondensat oder die zu verarbeitenden Flüssigkeiten angeordnet. Ein AuslaßM zum Abführen der verbrauchten Flüssigkeiten weist ein Kontrollventil N auf. Ferner ist der Kessel F von einem Mantels umgeben, der mit einem Einlaß und Auslaß Q versehen ist.The condensate is collected in the gutter and becomes the bulk of the liquid returned in the tank via pipes or lines H; there is also an outlet K for the steam flowing to the condenser and an inlet L for the condensate or arranged the liquids to be processed. An outlet M for discharging the used Liquids has a control valve N. Furthermore, the boiler F is from one Sheath surrounded, which is provided with an inlet and outlet Q.

Die Art, in der der Destillationskessel mit dem im Kopfteil angeordneten rotierenden Flüssigkeitsverteilereinsatz gemäß der Erfindung benutzt wird, wird nun an Hand einer typischen diskontinuierlichen Destillation für die Trennung von n-Heptan und Toluol beschrieben (eine kontinuierliche Destillation ist natürlich ebenfalls möglich). Die Platte B wird zuerst in Rotation versetzt und die zu verarbeitende Flüssigkeit, bestehend aus einer Mischung aus n-Heptan und Toluol, wird in den Kochkessel F über die EinlaßleitungL zugeführt. Dampf wird dann dem Mantel 0 durch die Einlaßleitung P zugeführt und das wäßrige Kondensat des Heizdampfes durch die Auslaßleitung Q abgezogen. Die Flüssigkeitsmischung wird dann bis zu ihrem Kochpunkt erhitzt; die entstehenden Dämpfe streichen nun zwischen den Ringen oder Rippen auf der drehbaren Platte B und der festen Scheibe E hindurch. DieDämpfe gelangen durch dieAusiaßleitungK in einen Kondensor und werden zu einer Flüssigkeit kondensiert; die Flüssigkeit fließt dann in den Destillationskessel durch die EinlaßleitungL zurück. Die Flüssigkeit fließt dann zwischen der drehbaren Platte B und der festen Scheibe E und wird dabei mit den Dämpfen in innige Berührung gebracht, welche an jedem Ring oder an jeder Rippe in entgegengesetzter Richtung strömen; die Rektifzierung findet dabei statt. Die vom Rande der drehbaren Platte abgegebene Flüssigkeit kehrt zur Flüssigkeit im Kochkessel F über die Leitung H zurück. The way in which the still kettle is arranged with the one in the headboard rotating liquid distributor insert according to the invention is used now on the basis of a typical discontinuous distillation for the separation of n-heptane and toluene are described (continuous distillation is natural also possible). The plate B is first set in rotation and the one to be processed Liquid, consisting of a mixture of n-heptane and toluene, is poured into the cooking kettle F supplied via the inlet pipe L. Steam then enters jacket 0 through the inlet line P supplied and the aqueous condensate of the heating steam through the outlet line Q deducted. The liquid mixture is then up to heated to their boiling point; the The resulting vapors now brush between the rings or ribs on the rotatable Plate B and the fixed disk E through it. The vapors pass through the outlet line K. into a condenser and are condensed into a liquid; the liquid then flows back into the still through the inlet pipe L. The liquid then flows between the rotatable plate B and the fixed disk E and thereby becomes brought into intimate contact with the vapors, which on each ring or on each Rib flow in the opposite direction; the rectification takes place. The liquid dispensed from the edge of the rotatable plate returns to the liquid in the boiling kettle F via line H back.

Wenn ein Gleichgewicht erreicht worden ist, d. h. wenn keine weitere Erhöhung des n-Heptananteils in der Flüssigkeit stattfindet, welche an die Oberseite der Vorrichtung über die Leitung L zurückkehrt und die Strömungen der Flüssigkeit und des Dampfes beständig sind, wird ein angemessener Anteil des Stromes der kondensierten Flüssigkeit, die mit n-Heptan angereichert ist, in einem Sammelkessel über einen geeigneten Arm in der Leitung L (nicht dargestellt) abgeleitet. When equilibrium has been reached, i. H. if no more Increase in the n-heptane content in the liquid takes place, which is at the top of the device returns via line L and the flows of the liquid and the vapor are stable, a reasonable proportion of the flow becomes the condensed Liquid enriched with n-heptane in a collecting vessel via a appropriate arm in the line L (not shown) derived.

An einem entsprechenden Punkt bei der Destillation wird das Erhitzen durch Abstellen des Dampfes und Abkühlenlassen der Vorrichtung unterbrochen. Die verbrauchte Flüssigkeit, welche mit Toluol angereichert ist, kann dann vom Boden des Kessels über die AuslaßleitungM abgezogen werden, und die drehbare Platte wird angehalten.At an appropriate point in the distillation there is heating interrupted by turning off the steam and allowing the device to cool. the Used liquid, which is enriched with toluene, can then be removed from the floor of the kettle can be withdrawn via the outlet pipe M, and the rotatable plate becomes stopped.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Distillation kettle with arranged in the head part rotating liquid distributor insert, characterized in that on the underside the plate (B) of the known rotating liquid distributor insert radial blades (A) are arranged and below the same, parallel to the rotating plate (B), an annular guide plate attached to the boiler wall (F) (J) is arranged.

2. Distillation kettle according to claim 1, characterized in that the ring-shaped guide plate (J) attached to the boiler wall (F) has a U-shaped channel (G) and pipelines (H).

Documents considered: British Patent No. 598 531.