DE1419190A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kondensation von insbesondere chemischen Dampfgemischen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Kondensation von insbesondere chemischen Dampfgemischen In der chemischen Industrie ist es gebräuchlich, die Fraktionen eines Flüssigkeitsgemisches durch Destillation oder Rektifikation voneinander zu trennen. Falls an die Reinheit der Endprodukte keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden oder aber die Siedepunkte der Fraktionen beim Betriebsdruck genügend weit auseinander liegen, nimmt man die Trennung häufig in der Weise vor, daß die Flüssigkeit verdampft und die Fraktionen des Dampfgemisches durch Kondensation getrennt werden. Hierbei kondensieren die schwerflüchtigen Bestandteile in einem höheren Temperaturbereich, während die leichtflüchtigen Bestandteile in einem niedrigeren Temperaturbereich in den flüssigen Zustand übergeführt werden. Bei einer derartigen fraktionierten Kondensation von Dampfgemischen wird sur Niederschlagung der einzelnen Fraktonen häufig Kühinsier verwendet. Eine Kondensation mittels tWhlwsoner ist auch in solchen Fällenbekannt, in denen aus dem insbesondere chemischen Dampfgemisch nur eine Komponente durch Kondensation ausgeschieden werden soll.
• Eine Kühlung von Dampfgemischen mittels Kühlwasser hat jedoch den Nachteil, daß die Wandtemperatur des zur Kondensation dienenden Wärmeaustauschers für den Kondensationsbereich der zumeist infragekommenden chemischen Dämpfe oder Dampfgemische zu niedrig liegt. Dies hat eine starke Unterkühlung des Kondensats zur Folge, was bei einer fraktionierten Kondensation eine hinreichend scharfe Trennung der einzelnen Komponenten des Dampfgemisches erschwert, weil infolge der relativ niedrigen Wandtemperatur des Wärmeaustauschers zusammen mit der höher kondensierenden Fraktion auch leichtflüchtigere Bestandteile kondensiert werden. In den Fällen, in denen aus einem Dampfgemisch nur eine Komponente niedergeschlagen werden 8011, führt eine bei Verwendung von Wasser als Kühlmedium praktisch nicht zu vermeidende Unterkühlung des Kondensats in jedem Falle zu einem unerwünschten Wärmeverlust.
• Besondere Schwierigkeiten ergeben sich indessen bei einer Kondensation von sogenannten stockenden Medien, d.h. solchen, die bei geringfügiger Unterschreitung ihrer Kondensationstemperatur derart zähflüssig bzw. steif werden, daß sie unter der Einwirkung der Schwerkraft nicht mehr fließen. Stockende Medien dieser Art sind beispielsweise die Fettsäuren, Fettalkohole, Paraffine, Phenole, Verbindungen Nitrobenzol-/sowie eine Anzahl von Kohlenwasserstoff-Derivaten. Bei derartigen Medien ist es daher erforderlich, die Kondensationstemperatur innerhalb des Kondensators sehr genau einzuhalten, da bereit eine geringtugige Untersohreitung der Kondensationstemperatur zu einen Stooken des betreffenden Mediums führt, was eine nur unter erhebliches Arbeits- und Zeitaufwand zu behebende Verstopfung des Kondensators und infolgedessen erhebliche Betriebsstörungen sur Folge haben kann. Da sich bei kühlt wassergekühlten Kondensationsanlagen eine derart teine Regulierung der Kondensationstemperatur sowie ihre Konstanthaltung während des Betriebes praktisch nicht erreichen läßt, ergeben sich bei den bekannten kühlwassergekühlten Kondensatoren für die Niederschlagung von stockenden Medien in der Praxis erhebliche betriebstechnische Schwierigkeiten.
• Um eine genauere Einhaltung der Kondensationstemperaturen bei der fraktionierten Kondensation von aus mehreren Komponenten bestehenden chemischen Dampfgemischen zu ermöglichen, hat man bereits vorgeschlagen, das Dampfgemisch stufenweise nacheinander durch hintereinandergeschaltete Kondensationsbehälter hindurchzuführen, wobei die einzelnen Fraktionen an der Außenseite von innerhalb der Behälter angeordneten Rippenrohren durch ein innerhalb der Rippenrohre angeordnetes Zwischenmedium kondensiert werden, dessen Verdampfungstemperatur innerhalb des Kondensationsbereiches der betreffenden Fraktion des Dampfgemisches liegt. Der bei der Kondensation verdamfende Teil des Zwischenmediums soll dabei in einem luftgekühlten Röhrenkühler niedergeschlagen und erneut den innerhalb des Kondensationsbehälters angeordneten Verda, tpfungsrohren des Zwischenmediums zugeführt werden. Dieses Verfahren ermtglicht zwar eine wesentlich bessere Reglung der Kondensationstemperatur als die üblichen mit Kühlwasser arbeitenden Kondensatoren, jedoch lassen sich auch bei diesem Verfahren gewisse Temperaturschwankungen innerhalb der einzelnen von dem Zwischenmedium durchströmten Rippenrohre des Kondensators nicht vermeiden, Dies ist einmal darauf zurückzuführen, daß die von dem zu kondensierenden Medium zunächst beaufschlagten Rippenrohre besonders stark erwärmt werden und in diesen eine relativ stärkere Verdampfung eintritt als in den übrigen Kondensatorrohren, wobei ferner die in den einzelnen Rohren unterschiedlich starke Dampfentwicklung infolge des gegenüber dem flüssigen Zwischenmedium erheblich geringeren Wärmeleitvermögens des Dampfes zu einer weiteren Differenzielng der Temperaturen innerhalb dieser Rippenrohr-Kondensatoren führt. Da außerdem die bei dem bekannten Verfahren vorgesehenen luftgekühlten Röhrenkühler keine besonders feine Regelung der Durchschnittstemperatur des Zwischenmediumsermöglichen, ist dieses Verfahren für die Kondensation von leicht stockende Medien enthaltenden Dampfgemischen nur wenig geeignet.
• Diese Schwierigkeiten werden noch dadurch erhöht, daß auch die der Rückführung des niedergeschlagenen Zwischenmediums dienenden und eine entsprechend niedrigere Temperatur aufweisenden Rohre von dem zu kondensierenden Medium außenseitig umströmt werden, so daß es insbesondere an der Wandung dieser Rückführungsrohre leicht zu einem Stocken des betreffenden Mediums kommt. Außerdem ist die Gefahr einer Unterschreitung des Stockpunktes bei diesem bekannten Verfahren deshalb verhältnismäßig groß, weil infolge des stark unterschiedlichen Strömungaquerschnittes für das zu kondensierende Medium innerhalb der Kondensationsbehälter dessen Strömungsgeschwindigkeit erheblichen Schwankungen unterliegt, wodurch die Gefahr einer unzulässigen Unterkühlung ebenfalls erhöht wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein etwaiges Stocken des zu kondensierenden Mediums an einer Stelle der Wrrmeaustauschflächen zu einer Verschlechterung des Wärmeübergangs und bei dem Zwischenmedium zu einer entsprechenden Temperaturverringerung führt, eo daß sich das Stocken über einen rasch zunehmenden Teil der Wärmeaustauschflächen ausbreitet und innerhalb einer vergleichsweise kursen Zeitspanne einen völligen Ausfall des Kondensators veruroacht.
• Da sich hierbei das xx stockende Medium zwischen den Rippen der Kondensatorrohre festsetzt, bereitet seine anschließende Entfernung erhebliche Schwierigkeiten.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Kondensation von stockende Medien enthaltenden Dampfgemischen diese durch die Kondensatorrohre von wenigstens einem Röbrenkessel-Kondensator hindurchgeführt werden, welche außenseitig auf ganzer Oberfläche durch das in flüssigem Aggrega-tzustand befindliche Zwischenmediwn umflutet werden, und daß der bei der Kondensation des stockenden Mediums verdämpfende Teil des Zwischenmediums in einem dephlegmatorisch an den Kondensatorkessel angeschlossenen Oberflächen-Kondensator niedergeschlagen wird, dessen vorzugsweise als Rippenrohre ausgebildete Kondensatorrohre außenseitig durch einen zwangsläufig bewegten luftstrom gekühlt werden.
• Da die Kondensatorrohre im Gegensatz zu dem vorstehend erwähnten Verfahren außenseitig auf ganzer Oberfläche durch das in flüssigem Aggregatzustand befindliche Zwischenmedium umflutet werden, ist es ohne weiteres möglich, bei sämtlicen Kondensatorrohren auf ganzer Länge eine praktisch gleich hohe Wandtemperatur zu gewährleisten. Außerdem liegen infolge der PUhrung des zu kondensierenden Mediume innerhalb der Kondensatorrohre für dessen gesamte enge praktisch gleiche Kondensationsverhältnisse vor. Daher ist es ohne Schwierigkeiten möglich, den Kondensator so einzustellen, daß am Ende der Kondensatorrohre die gesamte Menge des zu kondensierenden Mediums verflüssigt ist, andererseits Jedoch Jegliche unzulässige Unterkühlung, insbesondere eine Unterschreitung des Stockpunktes, vermieden wird. Da das Zwischenmedium die Kondensatorrohre außenseitig umflutet, können sicfl gegebenenfalls einstellende Temperaturunterscfliede innerhalb des in flüssigem Aggregatzustand befindlichen Zwischenmediums wesentlich besser und schneller ausgleichen als bei dem vorerwähnten Verfahren, bei welchem sich das Zwischenmedium innerhalb der Kondensatorrohre befindet. Außerdem ist durch diese Anordnung die bildung von den Wärmeübergang zwischen dem zu kondensierenden Medium und dem Zwischenmedium beeinträchtigenden Dampfpolstern 80 gut wie ausgeschlossen.
• Vielmehr kann der bei der Kondensation des stockenden Mediums verdampfende Teil des Zwischenmediums ungehindert zwischen den Kondensatorrohren aufsteigen und in den dephlegmatorisch an den Kondensatorkessel angeschlossenen Oberflächenkondensator eintreten, in dessen Rohren die dampfförmige Komponente des Zwischenmediums durch einen zwangsläufig bewegten Luftstrom wieder verflüssigt wird und im Gegenstrom zu der aufsteigenden dampfförmigen Komponente in den Kondensatorkessel zurückfließen kann. Die dephlegmatorische Schaltung des zur Vorflüssigung des Zwischenmediums dienenden Oberflächenkondensators hat hierbei gen weiteren Vorteil, daß sich die Verwendung von Pumpen o.dgl. fürdle Aufrechterhaltung des Kreislaufes des Zwischenmediums erübrigt.
• Als Zwischenmedium kann je nach der Kondensationstemperatur des zu kondensierenden Mediums beispielsweise Wasser, Glyzerin, Methanol, Glykol oder ein ähnliches Iliedium verwendet werden, das bei atmosphärischem Druck etwa im Bereich der Kondensationstemperatur des jeweiligen stockenden Mediums siedet. Durch Änderung des Druckes innerhalb der vom Zwischenmedium durchströmten Teile des Kondensatorkessels und uberflächenkondensatore ist es jedoch ohne we@teres möglich, die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums auf die Kondensationstemperatur des jeweils niederzuschlagenden stockenden Mediums sehr genau einzustellen. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß die den Oberflächenkondensator außenseitig beaufschlagende Kühlluftmenge verändert wird, beispielsweise durch Drehzahlregelung des den Kühlluftstrom erzeugenden Lüfters oder aber durch Betätigung von auf der Saug-oder Druckseite des Lüfters vorgesehenen Drosselvorrichtungen. So führt beispielsweise eine Verstärkung des Kühlluftstromes zu einer Verringerung der mittleren Temperatur des Zwischenmediums und damit zu einer Verringerung des innerhalb der vom Zwischenmedium durchströmten Teile des Kondensatorkessels und Oberflächenkondensators herrschenden Druckes, die wiederum eine Verringerung der Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums und damit eine Verringerung der innerhalb des Röhrenkessel-Kondensators herrschenden Kondensationstemperatur zur Folge hat.
• Eine andere Möglichkeit, die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums auf die jeweilige Kondensationstemperat-lr einzustellen, besteht darin4 daß ein inertes Druckgas - beispielsweise Stickstoff - in den Kreislauf des Zwischenmediums eingeführt wird. Dies führt zu einer Erhöhung des Druckes innerlilalb der vom Zwischenmedium durchströmten Teile des Kondensatorkessels und des Oberflächenkondensators und damit zu einer Erhöhung seiner Verdampfungstemperatur. Umgekehrt kann die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums durch Absaugung eines Teils seiner dampf- bzw. gasförmigen Komponente herabgesetzt werden.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Kondensationstemperatur innerhalb des Röhrenkessel-Kondensators auf unterschiedliche Temperaturen einstellbare thermostatische Steuermittel selbsttätig auf gleicher Höhe gehalten werden. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, ohne laufende Uberwachung und Wartung des Kondensators auch bei besonders leicht stockenden Medien jegliche Unterschreitung des Stockpunktes mit Sicherheit zu vermeiden und unabhängig von etwaigen Schwankungen der Dampfbeaufschlagung im Dauerbetrieb die Einhaltung einer gleichbleibenden Kondensationstemperatur mit Sicherheit zu gewährleisten.
• Selbstverstänalich läßt sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren sowohl für die Kondensation eines einzelnen aus einem chemischen Dampfgemisch niederzuschlagenden stockenden Mediums als auch für die fraktionierte Kondensation mehrerenin einem derartigen Dampfgemisch enthaltener, insbesondere stockender Medien verwenden. Im letzteren Falle wird das fraktioniert zu kondensierende Dampfgemisch nacheinander durch mehrere, gemäß dem Leitgedanken der Erfindung ausgebildete Kondensatoren hindurchgeführt.
• Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ergibt sich dadurch, daß oberhalb eines Röhrenkesselkondensators mit etwa horizontal angeordneten, von dem zu kondensierenden Medium durchströsten Kondensatorrohren ein an den oberen Bereich des Kondensatorkessels dephlegmatorisch angeschlossener Oberflächenkondeneator mit in etwa senkrechter Ebene angeordneten Rippenrohren vorgesehen ist, welche außenseitig durch einen in einer hierzu etwa parallelen Ebene umlaufenden Schraubenlüfter mit aus der Atmosphäre angesaugt er Kühlluft beaufschlagbar sind. Die Rippenrohre des Obers flächenköndensators.sind hierbei in etwa vertikaler Anordnung an eine obere und untere Endkammer angeschlossen, wobei die untere Endkanirner an einen vorzugsweise im mittleren Längenbereich des Kondensatorkessels vorges.-henen Dampf sammelraum angeschlossen ist.
• An die obere Endkammer des Oberflächenkondensators wird zweckmäßig ein vorzugsweise einstellbares Überdruckventil und/oder ein gegebenenfalls selbsttätig gest euertes Druckregelventil angeschlossen. Für das Druckregelventil empfiehlt sich hierbei eine solche Anordnung, daß es an eine DruckgaBquelle und/oder eine Absaugevorrichtung angeschlossen werden kann, um auf diese Weise den innerhalb des Kreislaufes des Zwischenmediums herrschenden Druck und damit dessen Verdampfungstemperatur wahlweise herauf-und herabsetzen zu können.
• Das Druckregelventil kann zwecks Erhöhung oder Erniedrigung des innerhalb des Kreislaufes des Zwlschenmediums herrschenden Druckes von Hand betätigt werden.
• Besondere zweckmäßig ist es indessen, wenn das Druckregelventil durch eine auf die Kondensationstemperatur des stockenden Mediums einstellbare thermostatische Steuerung selbettätig gesteuert ist.
• Anstelle eines derartigen Druckregelventils oder aber gegebenenfalls zusätzlich zu diesem kann ferner der dem Oberflächenkondensator zugeordnete Schraubenlüfter in seiner Drehzahl regelbar ausgebildet werden. Die Veränderung der Drehzahl des Schraubenlüftere und damit die Regelung det Kühlluftstromes kann von Hand erfolgen. Vorteilhafter iet es indessen, wenn die Drehzahl des Schraubenlüfters durch eine auf die Kondensationstemperatur des stockenden Mediums einstellbare thermostatische Steuerung über einen Servomotor selbsttätig regelbar ist. Eine andere Xdglichkeit zur Regelung des den Oberflächenkondensator für das Zwischenmedium beaufschlagenden Kühlluftstromes besteht darin, daß auf der Druck-und/oder Saugseite des Schraubenlüfters XXX Drosselvorrichtungen vorgesehen werden, die gegebenenfalls ebenfalls durch eine auf die Kondensationstemperatur des stockenden Mediums einstellbare thermostatische Steuerung selbsttätig eingestellt werden können.
• Ferner empfiehlt es sich, den Kondensatorkessel mit einer Heizvorrichtung für das Vorwärmen bzw. Warmhalten des Zwischenmediums vor Beginn bzw. nach Beendigung der Kondensation auszurüsten, um sowohl zu Beginn als auch nach Beendigung des Kondensationsprozesses eine Unterschreitung des Stockpunktea mit Sicherheit zu vermeiden.
• In der Zeichnung sind das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Kondensationsanlage im Längeschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1 in größerem Maßstab, Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist an den schematisch angedeuteten Kopf einer Destillations- oder Rektifizierkolonne 1 über eine Verbindungsleitung 2 die vordere Endkammer 9 eines Röhrenk@essel-Kondensators 4 angeachlossen. Innerhalb des Kondensatorkessels 5sind eine größere Anzahl von untereinander gleichen Querschnitt besitzenden und parallel zueinander angeordneten Kondensatorrohren 6 vorgesehen, die mit ihren Enden in Rohrböden 7 bzw. 8 befestigt sind, durch welche die vordere Endkammer 3 und die hintere Endkammer 9 des Röhrenkesselkondensators begrenzt werden.
• Der Kondensatorkessel 5 ist in seinem mittleren Längenbereich zu einem Dampf sammelraum 10 erweitert, an den über einen Anschlußstutzen 11 ein Oberflächenkondensator 12 angeschlossen ist. Der Oberflächenkondensator 12 besteht - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich - aus einer größeren Anzahl von parallel und im Abstand zueinwender angeordneten Rippenrohren 13, die an eine obere Endkammer 14 und eine untere Endkammer 15 angeschlossen sind. Die Rippenrohre 13 sind in etwa vertikaler Anordnung in einer etwa senkrecht zur Längsachse des Kondensatorkessels 5 verlaufenden sowie im Bereich seiner Längsmitte vorgesehenen vertikalen Ebene angeordnet.
• An den Oberflächenkondensator 12 ist mittels eines kegelstumpfartig ausgebildeten Druckstutzens 16 das etwa zylindrisch ausgebildete Gehäuse 17 eines in e-twa vertikaler Ebene umlaufenden Schraubenlüfters 18 angeschlossen, der durch einen elektrischen Antriebsmotor 19 mit vc-gelbarer Drehzahl antreibbar ist. Die Umlaufebene des Schraubenlüfters 18 iBt etwa parallel zur Ebene des Oberflächenkondensators 12 angeordnet.
• An das Lüftergehäuse 17 schließt sich ein sich nach außen hin konisch erweiternder Ansaugstutzen 20 an.
• Der Schraubenlüfter 18 saugt über den Ansaugstutzen 20 Kühlluft aus der Atmosphäre an und drückt sie in Richtung der Pfeile x zwischen den Rippenrohren 13 des Oberflächenkondensators 12 hindurch, derart, daß die Kondensatorrohre außenseitig mit Kühlluft beaufschlagt werden. In Strömungsrichtung x der Kühlluft können dabei innerhalb des Oberflächenkondensators 12 gegebenenfalls mehrere Reihen von Rippenrohren 13 hintereinander angeordnet werden.
• An die obere Endkammer 14 des Oberflächenkondensators 12 ist über einen Anschlußstutzen 21 ein Überdruckventil 22 angeschlossen, das mittels eines auf dem schwenkbar gelagerten Hebel 23 verschiebbar angeordneten Gesichtes 24 auf den höchstzulässigen Druck innerhalb des Oberflächenkondensators 12 bzw. des Kondensatorkessels 5 eingestellt werden kann.
• An die obere Endkammer 14 des Oberflächenkondensators 12 ist ferner über eine Anschlußleitung 25 ein nur schematisch angedeutetes Druck-Regelventil 26 angeschlossen, das sowohl von Hand ale auch selbsttätig in Abhängigkeit von def innerhalb des Kondensatorkessels 5 herrschenden Temperatur gesteuert werden kann. Hierzu ist ein in das Innere des Kondensatorkessels 5 hineinragender, auf unterschiedliche Temperaturen einstellbarer Thermostat 27 vorgesehen, der über eine Steuerleitung 28 sowie in der Zeichnung nicht dargeztellte Steuermittel, beispielsweise einen Servomotor, das Druckregelventil 26-in Abhängigkeit von der innerhalb des Kondensatorkessels 5 herrschenden Temperatur öffnet und schließt.
• Das Druckregelventil 26 ist - was in der Zeichnung nicht dargestellt ist - über eine Anschlußleitung 29 an eine Druckgasquelle, beispielsweise einen mit inertem Druckgas, z.B. Stickstoff, gefüllten Behälter angeschloesen.
• Da der Druck, unter dem das Druckgas steht, höher ist als der innerhalb des Oberflächenkondensators 12 bzw. des Kondensatorkessels herrschende Druck, kann der oberen Endkammer 14 durch Öffnen des Druckregelventils 26 inertes ebenfalls Druckgas zugeführt werden. Ferner kann-wastin der Zeichnung nicht dargestellt ist - der innerhalb des Oberflächenkondensators 12 bzw. des Kondensatorkessels 5 herrschende Druck mittels einer an die obere Endkammer 14 anschließbaren Ab-saugevorrichtung verringert werden.
• Der Kondensatorkessel 5 ist völlig mit einem flüssigen Zwischenmedium, das je nach der Kondensationstemperatur des niederzuschlagenden Mediums aus Wasser, Glyzerin, Methanol, Glykol o. dgl. besteht, gefüllt, so paß die Kondensatorrohre 6 außenseitig auf ganzer Oberfläche von dem in flüssigem Aggregatzustand befindlichen Zwischenmedium umflutet sind.
• Der Kondensatorkessel 5 ist - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich - auf seinem unteren Umfangsbereich von einer sich über einen Teil seines Umfangs und etwa ober die gesamte Länge der Kondensatorrohre 5 erstreckenden Heizwanne 30 ummantelt. Die Heizwanne 30 ist mit mindestens einem Zufluß-31 und mindestens einem Abfluß 32 für ein beispielsweise aus Dampf oder Heißwasser bestehendes t-Teizmedium ausgerüstet.
• Die hintere Endkammer 9 des Röhrenkessel-Kondensators 4 ist mindestens mit einem Abflußstutzen 33 für das innerhalb der Kondensatorrohre 6 kondensierte Medium versehen, der über eine Anschlußleitung 34 an einen Dreiwegehahn S5 angeschlossen ist. Mittels des Dreiwegehahns 35 kann der Abfluß 33 für das Kondensat wahlweise an eine Abflußleitung 36 für das Fertigprodukt oder-eine Rucklaufleitung 37 angeschlossen werden, durch die das Kondensat erneut dem Kopf der I)estillations- bzw. Rektifizierkolonne 1 zugeführt werden kann.
• Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform kann die hintere Endkammer 9 des Röhrenkessel-Kondensators 4 auch mit einem weiteres Austrittsstutzen für den innerhalb dieses Kondensators nicht kondensierten jil des der Endkammer 3 zugeführten Dampfgemisches ersehen werden, von wo aus dieser Teil des Dampfgemisches einem oder gegebenenfalls mehreren in gleicher oder ähnlicher Weise ausge-bildeten Kondensatoren zugeführt werden kann.
• Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Kondensatoranlage ist folgende: Das aus dem Kopf der Destillations- bzw. Rektifizierkolonne 1 austretende chemische Dampfgemisch, in dem wenigstens ein leicht stockendes Medium, beispielsweise Paraffin, entbasten ist, wird über die Anschlußleitung 2 und die vordere Endkammer 3 den Kondensatorrohren 6 des Röhrenkessel-Wärmeaustauschers 4 zugeführt und durcb das die Kondensatorrohre 6 außenseitig beaufschlagende flüssige Zwischenmedium restlos kondensiert. Die bei der Kondensation freiwerdende Wärmemenge wird von dem die Kondensatorrohre 6 außenseitig beaufschlagenden Zwischenmedium aufgenommen, das hierbei teilweise verdampft. Über den Dampf sammelraum 10 und den Anschlußstutzen 11 geiangt die dampfförmige Komponente des Zwischenmediums in den dephlegmatorisch an den Kondensatorkessel 5 angeschlossenen Oberflächenkondensator 12 und wird in dessen außenseitig von der Kühlluft beaufschlagten Rippenrohren 17 kondensiert, so daß das Kondensat entgegengesetzt zu der in den Kondensatorrohren 13 aufsteigenden dampfförmigen Komponente des Zwischenmediums nach unten in die Endkammer 15 und über den Anschlußstutzen 11 und den Dampfsammelraum 10 in den Röhrenkessel 5 zurückfließt. Die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums ist hierbei durch.
• Einstellung des innerhalb des Oberflächenkondensators 12 und des Kondensatorkessels 5 herrschenden Druckes so auf die Kondensationstemperatur des zu kondensierenden stockenden Mediums eingestellt, daß dieses Medium innerhalb der Kondensatorrohre 6 zwar völlig verflüssigt wird, andererseits jedoch keine Unterschreitung des Stockpunktes eintreten kann. Die hierzu erforderliche Einstellung der Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums kann beispielsweise durch Veränderung der Drehzahl des Schraubenlüfters 18 erfolgen, was von Hand oder aber mittels in der Zeichnung nicht dargestellter, auf unterschiedliche Eondensationstemperaturen des zu kondensierenden Mediums einstellbarer thermostatischer Steuermittel über einen gleichfalls nicht dargestellten Servomotor geschehen kann. Eine andere gegebenenfalls gleichzeitig vorzusehende Möglichkeit, die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums auf die jewellige Kondensationstemperatur des zu kondensierenden Mediums einzustellen, ist die, durch eine vorzugsweise selbsttätige Steuerung des Druckregel-Ventils 26 mittels des Thermostates 27 der oberen Endkammer 14 des Oberflächenkondensators inertes Druckgas, beispielsweise Stickstoff, zuzuführen, das naturgemäß unter einem höheren Druck stehen muß als der innerhalb des Kreislaufes des Zwischenmediums vorhandene Druck. Durch eine derartige Druckerhöhung läßt sich die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums verringern, während es andererseits möglich ist, durch Absaugung eines Teils der gas- bzw. dampfförmigen Komponente des Zwischenmediums den innerhalb seines Krislaufes herrschenden Druck zu verringern und damit seine Verdampfungstemperatur herabzusetzen. Eine derartige J-saugevorrichtung kanr beiepielsweise auch durch eine selbsttätig arbeitende thermostatische Steuerung derart gesteuert werden, daß die jeweils eingestellte Kondensationstemperatur genau eingehalten wird bzw. auch bei Schwankungen der Beaufschlagung des Röhrenkesselkondersators 4 eine Unterkühlung des Kondensats, die zu einem Stocken führen könnte, ebenso vermieden wird wie eine zu starke Erwärmung des Zwischenmediums, die zu einer unvollständigen Kondensierung des abzuscheidenden stockenden Mediums führen könnte.
• Ferner ist es möglich, mittels einer derartigen thermostatischen Steuerung in der Zeichnung gleichfalls nicht dargestellte Drosselvorrichtungen, die auf der An-8aug- oder Druckseite des Lüfters 18 vorgesehen werden könnten, derart selbsttätig zu steuern, daß durch Änderung der Kühlluftbeaufschlagung des Oberflächenkondensators 12 der innerhalb des Kreislaufes des Zwischenmediums vorhandene Druck und damit dessen Verdampfungstemperatur in der jeweils gewünschten Höhe gehalten wird.
• Die den Röhrenkessel 5 auf seinem unteren Umfangsbereich umschließende Heizwanne 30 dient dazu, vor Beginn der Kondensation das innerhalb des Kondensatorkessels 5 befindliche Zwischenmedium so weit vorzuwärmen, daß auch bei Beginn des Kondensationsprozesses eine Unterkühlung des zu kondensierenden Mediums bis unter den Stockpunkt mit Sicherheit vermieden wird0 Andererseits hat die Heizvorrichtung 30, 31, 32j die Aufgabe, das Zwischenmedium nach Beendigung der Kondensation bis zur völligen Entleerung der Kondensatorrohre des Röhrenkessels etwa auf Kondensationstemperatur zu halten, um auch in diesem Falle ein Stocken des Mediums innerhalb der Kondensatorrohre zu verhindern. Zu diesen Zwecken kann der Heizwanne 30 über den Anschlußstutzen 31 beispielsweise Dampf oder Heiß wasser zugeführt werden, was durch den Abflußstützen 32 wieder abfließen0 kann.
• Anstelle des in der Zeichnung dargestellten Oberflächenkondensators 12 mit in etwa senkrechter Ebene angeordneten Rippenrohren 13 kann auch ein in anderer Weise ausgebildeter, durch einen zwangsläufig bewegten Luftstrom gekühlter tXxxxJx ; Oberflächen-kondensator für die Kondensation des Zwischenmediums verwendet werden0 Insbesondere bei Kondensationsanlagen mit verhältnismäßig großer Leistung kann es zweckmäßig sein, anstelle eines aus nur einem Kondensatorelement bestehenden Kondensators, wie es bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, mehrere Kondensatorelemente vorzusehen, so daß sich eine entsprechen größere wärmetauschende Oberfläche und eine entsprechend größere Kühlleistung des Kondensators ergibt, Diese Kondensatorelemente können beispielsweise paarweise derart geneigt zueinander angeordnet werden, daß sie im Querschnitt ein mit der Spitze nach unten gerichtetes, etwa gleichschenkliges Dreieck bilden, an dessen Basis ein oder gegebenenfalls mehrere mit etwa horizontaler Drehebene umlaufende Schraubenlüfter vorgesehen sind.
• Bei noch größeren Leistungen und einer entsprechend größeren Anzahl von Kondensatorelementen empfiehlt sich demgegenüber eine solche Anordnung, daS die in etwa senkrechten Ebenen angeordneten Kondensatorelemente ein vorzugsweise regelmäßiges Polygon bilden, das einen im Bereich der oberen Endkammer der Kondensatorelemente vorgesehenen Schraubenlüfter mit allseitig etwa gleichem Abstand umschließt. In diesem Falle sowie auch bei der vorstehend erwähnten etwa V-förmigen nordnung der Kondensatorelemente wird im Gegensatz zu dem in der Zeichnung dargestellten usführungsbeispiel die KUhlluft von dem oder den Schraubenlüftern durch die Rondensatorelemente hindurch aus der Atmosphäre angesaugt.
• Die Verwendung von Oberflächenkondensatoren mit besonders großen wärmetauschenden Oberflächen bzw. einer entsprechend großen Kühlleistung für die Kondensation des Zwischenmediums ermöglicht es, die Temperaturdifferenz zwischen dem d Kondensatorrohre 6 des Röhrenkesselkondensators beaufschlagenden Zwisohenmediui und dem innerhalb der Rohre 6 abgeschiedenen kondensat sehr gering zu halten. Eine der artige Gering@ehaltung der Temperaturdifferenz zwischen Kondensat und Zwischenmedium lot insbesondere bei der Vakuumdestillation von hochmolekülaren Stoffen erforderlich, die in zunehmendem laß. bei der Schaffung neuer Kunststoffe und Polymerisate Verwendung finden.
• Sofern in der vorstehen beschriebenen Weise bei einer partiellen oder fraktioniemten Kondensation mehrere Röhrenkesselkondensatoren hintereinander geschaltet werden, ist es naturgemäß erforderlich, die einzelnen Röhrenkesselkondensatoren auf eine in Strömungsrichtung jeweils geringer werdende. Kondensationstemperatur einzustellen. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß für die einzelnen hintereinander geschalteten Röhrenkesselkondensatoren Zwischenmedien mit unterschiedlicher Verdampfungstemperatur bei gleichem Druck verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, in sämtlichen Röhrenkesselkondensatoren dasselbe Zwischenmedium zu verwenden, wobei xxdie erforderliche Differenzierung der Verdampfungstemperatur dadurch herbeigeführt wird, daß die Drücke innerhalb der Kreisläufe des Zwischenmediums unterschiedlich gewählt werden4

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Kondensation von4nebesondere chemischen Dampfgemischen, von denen mindestens eine Komponente an der Oberfläche von Kondensatorrohren durch ein die Rohre auf der entgegengesetzten Seite beaufschlagendes, innerhalb des Kondensationsbereiches verdampfbares Zwischenmedium kondensiert wird, dessen bei der Kondensatior. verdampfender Teil in einem luftgkühlten Röhrenkühler niedergeschlagen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Kondensation von stockende Medien enthaltenden Dampfgemischen diese durch die Kondensatorrohre (5) von wenigstens einem Röhrenkessen-Kondensator (4) hindurchgeführt werden, welche außenseitig auf ganzer Oberfläche von dem in flüssigem Aggregatzustand befindlichen Zwischenmedium umflutet werden, und daß der bei der Kondensation des stockenden Mediums verdampfende Teil des Zwischenmediums in einem dephlegmatorisch an den Kondensatorkessel (5) angeschlossenen Oberflächenkondensator (12) niedergeschlagen wird, dessen vorzugsweise als Rippenrohre ausgebildete Kondensatorrohre (13) außenseitig durch einen zwangsläufig bewegten Luftstrom gekühlt werden.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums durch Änderung des Druckes innerhalb der von ihm durclzströmten Teile des Kondensatorkessels (5) und Obertläcl7enkondensators (12) eingestellt wird.

   3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, d a d u r ch Ar e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums durch Veränderung der den Oberflächenkondensator (12) beaufschlagenden tühlluftmenge eingestellt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums durch Zuführung eines inerten Druckgases in den Kreislauf des Zwischenmediums erhöht wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verdampfungstemperatur des Zwischenmediums durch Absaugung eines Teils seiner dampf- bzw. gasförmigen Komponente herabgesetzt wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kondensationstemperatur innerhalb des Röhrenkessel-Kondensators (4) durch auf unterschiedliche Temperaturen einstellbare thermostatische Steuermittel (z.B. 27) selbsttätig auf gleicher Hörte gehalten wird.

   7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zwischenmedium vor Kondensationsbeginn etwa auf Kondensationsteinperatur vorgewärmt wird.

   8. Verfahren nach Anspruchloder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t , daß das Zwischenmedium nach Beendigung der Kondensation bis zur völligen Entleerung der Kondensatorrohre (6) des Röhrenkessels (4) durch zusätzliche Erwärmung etwa auf Kondensationstemperatur gehalten wird.

   9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgende, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t , daß oberhalb eines Röhrenkessel-Kondensators (4) mit etwa horizontal angeordneten, von d9' zu kondens lerenden Medium durchströmten Kondensatorrohren (6) ein an den oberen Bereich des Kondensatorkessels (5) dephlegmatorisch angeschlossen@@ flächenkondensator (12) mit in etwa senkrechter Ebene angeordneten Rippenrohren vor vorgesehen ist, welche außenseitig durcti einen in einer hierzu etwa parallelen Ebene umlaufenden Schraubenlüfter (1E') mit aus der Atmosphäre angesaugter Kühlluft beaufschlagbar sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rippenrohre (13) des Oberflächenkondensators (12) in etwa » vertikaler Anordnung an eine obere und untere Endkammer (14 bzw.

   15) angeschlossen sind, wobei die untere Endkammer (15) an einen vorzugsweise im mittleren Langenbereich des Kondensatorkessels (5) vorgesehenen Dampf sammelraum (10) angeschlossen ist.

   11. Vor@ichtung nach Anspruch 9 oder 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rippenrohre (13) des Oberflächenkondensators (12) in einer etwa senkrecht zur Längsachse des Kondensatorkessels (5) verlaufenden, sowie im Bereich seiner Längsmitte vorgesehenen vertikalen Ebene angeordnet sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an die obe@ Endkammer (14) des Oberflächenkondensators (12) ein @orzugsweise einatellbares Überdruckventil (22) und/oder ein gegehenenfalls @@lbsttätig gesteuertes Druck-Regelventil (2@) a@geschlossen sind.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e ri n 3 e e i c h n e t , daß di o-.£re Endkammer (14) des Oberfl-iichenkondensators (12) über das Druck-Regelventil (26) an eine Druckgasquelle - beispielsweise einen mit inertem Druckgas gefüllten Behälter -anschließbar ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch $) oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die obere Endkammer (14) des Oberflächenkondensators (12) an eine Absaugevorrichtung anschließbar ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Druck-Regelventil (26) und/oder die Absaugevorrichtung durch auf die Kondensationstemperatur des stockenden Mediums einstellbare thermostatische Steuermittel (z.B. 27) selbsttati gesteuert sind.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der dem Oberflächenkondensator (12) zugeordnete Schraubenlüfter (18) in seiner Drehzahl regelbar ist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Drehzahl des Schraubenlüfters (18) durch eine auf die Eondensationstemperatur des zu kondensierenden Mediums einstellbare thermostatische Steuerung über einen Servomotor selbsttätig regelbar ist.

   18. V Vorrichtung nach Anspr@@@@ oder einem der folgenden, d a d u r c b g e n fl g e i C h n e t daß auf der Druck- und/oder Sau@seite des Schraubenlüfters (18) Vorrichtungen zur Drosselllng des Kühlluftstromes vorgesehen sind.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g c k e n n z e i c h n e t , daß die Drosselvorrichtungen durch eine auf die Kondensationstemperatur des zu kondensierenden Mediums einstellbare thermostatische Steuerung selbsttätig @ @stellbar sind.

   20. Vorrichtung nach Anspruch @ oder einem d«r folgenden. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t. daß der Kondensatorkessel (5) mit eine@ Heizvorrichtung (30, 31, 32) für das Vorwärmen alten Warmhalten des Zwischenmediums vor Beginn bzw. nach Beendigung der FSondensation ausgerüstet ist.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kondensatorkessel (5) auf einem Teil seines Umfangs - vorzugsweise auf seinem unteren Umfangsbereich - von einer sich etwa über seine tresamte Länge erstreclrenden Heizwanne (30) umman-telt ist, die mit ntindestens einem Zu- und Abfluß (31 bzw. 32) für ein beispielsweise aus Dampf oder Heißwasser bestehendes Heizmedium ausgerüstet ist.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e ii n z e i c h n e t daß die vordere Endkammer (3) des Röhrenkessel-Kondensators (4) an den Kopf einer Destillations- oder Rektifizierkolonne (1) angeschlossen ist, während die hintere Endkammer (9) wshlweise an eine Ablaufleitung (36) für das Fertigprodukt bzw. eine zur Destillations- bzw. Rektifizierkolonne (1) fhrende Rücklaufleitung (37) anschließbar ist.

   23. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8 zur fraktionierten Kondensation von Dampfgemischen, welche nacheinander durch die Kondensatorrohre von mehreren Röhrenkesselkondensatoren hindurchgeführt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Kühlung der Kondensatorrohre (6) der hintereinander geschalteten Röhrenkesselkondensatoren( z. Bo 4) verschiedenartige Zwischenmedien mit unterschiedlicher Verdampfungstemperatur bei gleichem Druck verwendet werden.

   244 Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 8 zur fraktionierten Kondensation von Dampfgemischen, welche nacheinander durch die Kondensatorrohre von mehreren Röhrenkesselkondensatoren hindurchgeführt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für die Kühlung der Kondensatorrohre (6) der hintereinander geschalteten Röhrenkesselkondensatoren (z.B. 4) jeweils dasselbe Zwischenmedium - jedoch bei unterschiedlichem Druck-verwendet wird0