DE1519610A1 - Thermal rectification column - Google Patents

Thermal rectification column

Info

Publication number
DE1519610A1
DE1519610A1 DE19661519610 DE1519610A DE1519610A1 DE 1519610 A1 DE1519610 A1 DE 1519610A1 DE 19661519610 DE19661519610 DE 19661519610 DE 1519610 A DE1519610 A DE 1519610A DE 1519610 A1 DE1519610 A1 DE 1519610A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pipe
cooling
coils
heating
rectification column
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19661519610
Other languages
German (de)
Inventor
Fritz Ambs
Schreiner Dipl-Ing Hermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FRIEDRICH AMBS FA
Original Assignee
FRIEDRICH AMBS FA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FRIEDRICH AMBS FA filed Critical FRIEDRICH AMBS FA
Publication of DE1519610A1 publication Critical patent/DE1519610A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/166Heating and/or cooling of plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Thermisclie Rektifizierkolonne In der Technik wird seit langem zur Zerlegung von Flüssigkeitsgemischen von dem Prinzip der Rektifikation Gebrauch gemacht, welches darin besteht, daß Dampf und Flüssigkeit im Gegenstrom zueinandergeführt werden, wobei ohne äubere Beheizung oder Kühlung ein adiabater Stoffaustausch zwischen Dampf und Fliissigkeit die Anreicherung der leichter siedenden Komponente im Dampf bewirkt. Zur Durchfibrung dieses adiabaten Rektifikationsverfahrens werden Kolonnen mit verschiedenen Einbauten und Füllungen benutzt, welche einerseits eine gute Beriihrung zwischen Dampf und Flüssigkeit und andererseits intensive Strömung und Durchmischung von Dampf und Flüssigkeit bewirken sollen. Alle diese Kolonnen haben den Nachteil, daß fUr einen guten Stoffaustausch ein merklicher Druckabfall im Dampf in Stromungsrichtung auftritt, welcher sich besonders bei temperaturempfindlichen Stoffen sehr nachteilig auswirkt. Denn diese Stoffe müssen bei tiefer Temperatur rektifiziert werden, wodurch kleine Drücke erforderlich werden, die aber bei merklicheri rruckverlusten oft nicht genügend tief gehalten werden können.Thermisclie rectifying column has long been used in technology Decomposition of liquid mixtures made use of the principle of rectification, which consists in the fact that vapor and liquid are led in countercurrent to one another without external heating or cooling, an adiabatic mass transfer between Steam and liquid the enrichment of the lower-boiling component in the steam causes. Columns are used to carry out this adiabatic rectification process used with various internals and fillings, which on the one hand have a good contact between vapor and liquid and on the other hand intense flow and mixing caused by vapor and liquid. All of these columns have the disadvantage that for a good mass transfer there is a noticeable pressure drop in the steam in the direction of flow occurs, which is very disadvantageous, especially with temperature-sensitive substances affects. Because this Substances must be rectified at low temperatures be, whereby small pressures are required, but rruckverlusten at noticeable often cannot be kept deep enough.

Um diesem Nachteil zu begegnen, äind Kolonnen mit kleinem Druckverlust entwickelt worden, die aber durch verhältnismäßig sehr hohe Herstellungskosten gekennzeichnet, sind.To counter this disadvantage, there are columns with a small pressure drop has been developed, but characterized by relatively very high production costs, are.

Daher wird mit Vorteil für die Flüssigkeitszerlegung bei hohem Vakuum von dem Prinzip der sogenannten thermischen Rektifikation Gebrauch gemacMt. Ilierbei entsteht die Anreicilerung des leichtersiedenden, im Dampf niclit durch den oben beschriebenen adiabaten btoffaustausch, sondern durch weiederholte Kondensation und Verdampfung mit Wärmeabfuhr und-zufuhr nach, bzw. von aul3en. hierbei kann der Druckverlust im Dampf tief gehalten werden, da die Dampfgeschwindigkeit und die Dampfströmung nicht mehr von großem Einfluß auf die Anreicherung sind.Therefore, it is advantageous for liquid separation at high vacuum made use of the principle of so-called thermal rectification. Ilierbei the lower boiling point is enriched in the steam, not by the above described adiabatic exchange of substances, but by repeated condensation and evaporation with heat dissipation and supply to and from the outside. here can the Pressure drop in the steam can be kept low because the steam speed and the Steam flow are no longer of great influence on the enrichment.

Zur Durchführung dieses Verfahrens der thermischen Rektifikation wird bisher in der Technik ausschließlich von sogenannten Dünnschichtverdampfern Gebrauch gemacht, die mit einem gekühlten Rotor ausgestattet sind. Die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Kondensation findet an diesem Rotor, die Verdampfung am mit äußerem Heizmantel verschenden Rohr statt. dieser Dünnschicht-Rektifikator weist einige scliwerwiegende Nachteile auf, die durch seine Hauart bedingt sind.To carry out this process of thermal rectification is so far in technology use exclusively of so-called thin-film evaporators made, which are equipped with a cooled rotor. The one for the implementation of Process required condensation takes place on this rotor, evaporation on pipe with an outer heating jacket instead. this thin film rectifier has has some serious disadvantages due to its type of construction.

Der hauptnachteil bestetht in der Schwierigkeit, welche durch den von außen angetriebenen Rotor entstehen. Bei hohem Vakuum bedingt dieser Rotor gleitende Abdichtungen, welche das erreichbare Vakuum beschranken. Der Antrieb und die Abdichtung bringt eine Betriebs-Störanfßiigkeit, sowie Verschleiß und besondere Wartung mit sich. Ferner ist bei diesem Dünnschicht-Rektifikator der Durchsatz beschränkt, da wegen des von außen angetriebenen Rotors in einem Apparat jeweils nur ein Rohr angeordnet werden kann. Eine Vergrösserung dieses Rohres sowie der Heiz-und beeonders der Kiihlflache am Rotor ist nur sehr beschränkt möglich. Ferner kann bei gegebenem Striimungsquerschnitt des Rohres, d. h. bei gegebenem Durclimesser die Heiz- und Kühlfläche nur durch Verlängern des Apparates vergrößert werden, was nur sehr beschrankt möglich ist.The main disadvantage resides in the difficulty caused by the externally driven rotor arise. In the case of a high vacuum, this rotor causes sliding Seals that limit the vacuum that can be achieved. The drive and the seal brings with it an operational malfunction as well as wear and tear and special maintenance themselves. Furthermore, the throughput is limited in this thin-film rectifier because Because of the externally driven rotor, only one tube is arranged in each apparatus can be. An enlargement of this pipe as well as the heating and especially the cooling surface on the rotor is only possible to a very limited extent. Furthermore, with a given flow cross-section of the pipe, d. H. with a given diameter, the heating and cooling surface only through Lengthening the apparatus can be enlarged, which is only possible to a very limited extent.

Alle diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden, bei welcher die für die Konensation und Verdampfung erforderlichen Wärmeübertragungsflächen durch mehrgängige schraubenförmige Rohrschlangen gebildet werden.All of these disadvantages become apparent in the device according to the invention avoided in which those responsible for the condensation and Evaporation required Heat transfer surfaces formed by multiple helical pipe coils will.

Diese Rohrschlangen sind (lerart angeordnet, daß abwechselnd @ und beheizte Rohre übereinander und nel) eneinander liegen. Der zwischen den Rohren aufwärts strömende Dampf wird an den gekühlten Rohren wiederholt teilkweise kondensiert. Das von den Kühlrohren auf die Iieizrohre abtropfende Kon (lensat sowie der am oberen Kolonnenende zugeführte Rücklauf'wird an den beheizten Rohren wiederholt teilweise verdampft. Durci diese wiederholte Kondensation und Verdampfung wird die Anreicherung bzw. Trennung der Komponenten des Gemisches bewirkt.These pipe coils are arranged in such a way that @ and heated pipes lie one on top of the other and one on top of the other. The one between the pipes Steam flowing upwards is repeatedly partially condensed on the cooled tubes. The con (lensat dripping from the cooling tubes onto the heating tubes, as well as the one at the top Return flow supplied to the end of the column is repeated in part on the heated tubes evaporates. Through this repeated condensation and evaporation, the enrichment becomes or separation of the components of the mixture causes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet alle Nachteile der bisher bekannten thermischen Rektifikatoren. Gemäß der Erfindung werden keine mechanisch bewegten Rotoren mit den dadurch bedingten Antriebs-und Abdichtungs-sowie Verschleißproblemen benötigt. Durch die starren Dichtungen der erfindungsgemaßen Vorrichtung wird das erreichbare Vakuum praktisch nicht nach unten beschränkt. Ferner kann der thermische Rektifikator gemäß der Erfindung für beliebige Durchsatzleistungen gebaut werden, indem die Zahl der Rohrschlangen erhöht wird. Dabei kann das Verhältnis zwischen Wärmeübertragungsfläche und vom Dampf durchströmte querschnittsfläche durch geeignete Wahl des Schlangenabstandes beliebig gewählt werden, ohne die Hiihe der Kolonne zu verändern.The device according to the invention avoids all the disadvantages of the previous one known thermal rectifiers. According to the invention none are mechanical moving rotors with the resulting drive, sealing and wear problems needed. The rigid seals of the device according to the invention that achievable vacuum is practically not limited downwards. Furthermore, the thermal Rectifier according to the invention can be built for any throughput, by increasing the number of coils. The relationship between Heat transfer surface and cross-sectional area through which the steam flows through suitable Any choice of snake spacing be chosen without the amount to change the column.

Hierdurch kann auch der im Dampf auftretende Druckabfall beliebig tief gehalten werden.As a result, the pressure drop occurring in the steam can also be arbitrary be kept low.

Da die durch die Rohrschlangen gebildete Wärmeübertragungsflache mit verhältnismäßig geringen Kosten verbunden ist, kann (iiese auch so groß gewShlt werden, daß sich trotz großer Durchsatzleistung eine kleine Heizflächenbelastung ergibt. Dies wirkt sich günstig auf den Druckverlust und die Trennleistung, sowie auf den Warmeverbrauch aus.Since the heat transfer surface formed by the pipe coils with is associated with relatively low costs, it can also be chosen as large that there is a small heating surface load in spite of the high throughput results. This has a beneficial effect on the pressure loss and the separation efficiency, as well on the heat consumption.

Die Verteilung der Rücklauf-Flüssigkeit am oberen Ende der Kolonne kann beispielsweise durch ein oder mehrere gelochte Verteilerrohre geschehen. Diese Verteilung ist aber ohne großen Einfluß auf die Wirkung der erfindungsgemäBen Kolonne, da die Benetzung der Kolonnenrohre ganz tiberwiegend durch das an den Kiihlrohren zwangsläufig gebildete Kondensat geschieht. Dieses Kondensat läuft an den schwach geneigten Rohrschlangen ab und tropft auf die darunter liegenden beheizten Rohre. Hierdurch werden alle Rohre gleichmäßig benetzt. Die Steigung der Schlangen kann den Eigenschaften der Fliissigkeit angepaßt werden.The distribution of the reflux liquid at the top of the column can be done, for example, through one or more perforated manifolds. These However, distribution does not have a great influence on the action of the column according to the invention, since the wetting of the column tubes is predominantly caused by that on the cooling tubes inevitably formed condensate happens. This condensate runs on the weak inclined pipe coils and drips onto the heated pipes below. As a result, all pipes are wetted evenly. The slope of the snakes can adapted to the properties of the liquid.

Um das Abtropfen des Kondensats an geeigneter Stelle zu erzwingen, werden die Kühlrohre in einer bevorzugten Ausfiihrung mit Abtropfringen versehen. Hierdurch kann das bei allen Trennverfahren grundsatzlich schädliche Vermischen von F'lUssigkeiten verschiedener Zusammensetzung vermiecien werden.To allow the condensate to drip off at a suitable point force, In a preferred embodiment, the cooling tubes are provided with drip rings. This can result in mixing, which is fundamentally harmful in all separation processes be sprayed by liquids of various compositions.

Qm bei kleiner Flüesigkeitsbelastung der Rohrschlange donnoch eine vollständige Benetzung, @nsbesondere der beheizten Schlange zu erzielen, werden die iieizrotlre in einfr bevorzugten anderen Ausführung derart unter den Kühlrohren angeordnet, daß sich jeweils Kühl- und Heizrohr entlang einer Manteillinie be@hrung. Hierdurch wird ein Ablaufen des an den Kühlrohren gebildeten Kondensats über die ganze Rohr-Länge und damit verbundene vollständige Benetzung der ganzen Heizrohrfläche erreicht. Das Ablaufen des Kondensate an geeigneter Stelle ohne Vermischen von Flüssigkeiten verschiedener Konzentration kann dabei durch geeignete Steigung der Schlangen erreicht werden, Um die Steigung der Rohrschlangen bei größeren Windungsdurchmesser und gleichbleibendem vertikalen Abstand gleich halten zu können, werden in einer bevorzugten Ausführung die Rohrschlangen bei größerem Windungsdurchmesser mehrgängig ausgeführt.Qm with a small liquid load on the pipe coil then one more to achieve complete wetting, especially of the heated coil the iieizrotlre in a preferred other embodiment such under the cooling tubes arranged that each cooling and heating tube along a cladding line be @ hrung. As a result, the condensate formed on the cooling tubes will drain over the entire pipe length and the associated complete wetting of the entire heating pipe surface achieved. The drainage of the condensate at a suitable point without mixing liquids different concentration can thereby be achieved by suitable incline of the snakes In order to increase the pitch of the pipe coils with larger coil diameters and constant To be able to keep the vertical distance the same, in a preferred embodiment the pipe coils are multi-threaded with a larger coil diameter.

@m die Durchmischung in horizontaler Richtung zu fordern, werden die Schlangen in einer weiteren bevorzugten Ausführung von innen nach außen abwechselnd rechts-und linksdrehend ausgeführt. @m to require mixing in the horizontal direction in a further preferred embodiment the snakes alternate from the inside to the outside clockwise and anticlockwise.

Die Erfindung wird mitteis der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform darstellt, näher erläutert : Es zeigen: Fig. 1 eine Kolonne gemäß der Erfindung im Längsschnitt; Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene AB laut Fig. 1 t :. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Rohrsysteme für Heizung und Kühlung. Hierbei sind die Kiihlrohre in geschlossener Linie, die Heizrohre gestrichelt gezeiclinet.The invention is shown by means of the drawing, which is an example Embodiment is illustrated, explained in more detail: Shown are: FIG. 1 a column according to the invention in longitudinal section; FIG. 2 shows a section in the plane AB according to FIG. 1 t:. 3 shows a partial longitudinal section through the pipe systems for heating and cooling. The cooling pipes are shown in a closed line and the heating pipes are shown in dashed lines.

Innerhalb der Trennkolonne 1 ist das Kühlsystem 2 und das heizsystem 3 angeordnet. Heiz- und Kühlrohre sind zweckmaßigerweise kaxial angeordnet. Das Heizmittel tritt bei 4 und bei 5 aus, das Kiihlmittel wird bei 6 zu-und bei 7 abgefiihrt. Das am Kopf der Kolonne bei 8 dampfförmig abgezogene Leichtersiedende wird zu einem iiblichen Kondensator geleitet ; bei 9 ist die Blase mit dem Verdampfer angeschlossen ; bei 1o wird die RUcklauffltiesigkeit zu einer Verteiler-Vorrichtung 11 geleitet.Inside the separating column 1 is the cooling system 2 and the heating system 3 arranged. Heating and cooling pipes are expediently arranged caxially. That Heating medium exits at 4 and 5, the coolant is added at 6 and discharged at 7. The lower boiling point withdrawn in vapor form at the top of the column at 8 becomes a usual capacitor directed; at 9 is the bladder with the vaporizer connected; at 1o the return fluid becomes a dispensing device 11 headed.

Die Zahl der Rohrschlangen h3ngt von der Große der Kolonnen ab. Wesentlicll ist nur, daß jeweils mindestens ein KUhl-und ein Heizsystem innerhalb der Kolonne vorhanden ist.The number of coils depends on the size of the columns. Essential is just that there is at least one cooling and one heating system within the column is available.

Die thermische Rektifizierkolonne gemäß der Erfindung wird besonders vorteilhaft für die Reinigung und Trennung von hochsiedenden, temperaturempf'indlichen Flüssigkeiten eingesetzt, wobei sie eine gegeniiber den bekannten Kolonnen für thermische Rektifikation bedeutend wirtschaftlichere Vorrichtung darstellt, welche beliebig der geforderten Leistung angepaßt werden kann und den bisher beherrschten Druckbereich nach unten wesentlich zu unterschreiten erlaubt.The thermal rectifying column according to the invention becomes particular advantageous for cleaning and separating high-boiling, temperature-sensitive Liquids are used, with one opposite the known columns for thermal Rectification represents a significantly more economical device, whichever can be adapted to the required performance and the previously controlled pressure range allowed to fall significantly below.

Claims (5)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Thermische Rektifizierkolonne, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl-und Heizsysteme durch schraubenförmige Rohrschlangen (2 bzw. 3) gebildet werden.P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Thermal rectification column, thereby characterized in that the cooling and heating systems are made by helical coils (2 or 3) are formed. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre in bestimmten Abstknden mit Abtropfringen (12) versehen sind.2.) Device according to claim 1, characterized in that the cooling tubes are provided with drip rings (12) at certain intervals. 3.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB die beheizte Rohrschlange unmittelbar unter der gekUhlten Schlange derart angeordnet wird, daß sich diese Schlangen entlang einer Mantellinie berühren.3.) Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the heated pipe coil is arranged directly under the cooled coil in such a way is that these snakes touch along a surface line. 4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen je nach Windungsdurchmesser mehrgangig ausgeführt werden, wodurch bei gleichem vertikalen Abstand gleiche Neigung der Rohre erzielt wird.4.) Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the pipe coils are designed with multiple turns depending on the winding diameter, whereby the same inclination of the pipes is achieved with the same vertical distance. 5.) Vorrichtung nach den Anspriichen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen von innen nach außen abwechselnd mit entgegeneesetzter Drehrichtung ausgeführt werden.5.) Device according to claims 1 to 4, characterized in that that the pipe coils alternate from the inside to the outside with opposite directions of rotation are executed.
DE19661519610 1966-08-12 1966-08-12 Thermal rectification column Pending DE1519610A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEA0053248 1966-08-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1519610A1 true DE1519610A1 (en) 1970-03-12

Family

ID=6938877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19661519610 Pending DE1519610A1 (en) 1966-08-12 1966-08-12 Thermal rectification column

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1519610A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2710103A1 (en) * 1976-03-08 1977-09-15 Upjohn Co Fractionation distillation column
DE3041351A1 (en) * 1980-11-03 1982-09-30 Dieter Dr.-Ing. 5064 Rösrath Markfort Rectification apparatus with three helical channels - for rich and weak solns. and rectification column all inside cylindrical casing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2710103A1 (en) * 1976-03-08 1977-09-15 Upjohn Co Fractionation distillation column
DE3041351A1 (en) * 1980-11-03 1982-09-30 Dieter Dr.-Ing. 5064 Rösrath Markfort Rectification apparatus with three helical channels - for rich and weak solns. and rectification column all inside cylindrical casing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2219650C2 (en) Falling film evaporator
WO2003028843A1 (en) Device for downward flow evaporation of a liquid substance and subsequent condensation of the vapour formed
DE2545061A1 (en) DEVICE FOR CHANGING THE TEMPERATURE OF LIQUIDS, IN PARTICULAR FOR THE COOLING OF LIQUIDS AND CONDENSATION OF VAPORS BY AIR
EP0461515A1 (en) Device for treating and degasifying of water
EP0230249A2 (en) Energy saving circuit for continuous-operation distillation apparatuses
DE1519610A1 (en) Thermal rectification column
EP0780146B1 (en) Steam-heated apparatus for evaporating and thickening liquids
DE2363821A1 (en) DEVICE FOR VAPORATING A DEVELOPER MEDIUM IN DEVELOPMENT DEVICES FOR DIAZOTYPE MATERIALS
DE1901475A1 (en) Distributing a two-phase flow to plate heat - exchangers
DE1938749A1 (en) Method and device for the formation of an annular flow of liquid which runs along the inner surface of a pipe wall
DE1278398B (en) Rectifying column for viscous mixtures
CH639860A5 (en) Gas/liquid countercurrent contact apparatus
DE2849076A1 (en) Distillation-rectification process with preheat for feedstock - and after-cooling of bottoms, counterflow heat transfer minimising temp. difference between heat source and sink
DE809816C (en) Process for the heat exchange of gases to be cooled with a coolant
DE3540592C2 (en) Recirculating cooler
DE4118468A1 (en) Separator column for sepg. contents of mixt. by rectification - useful for liq. hydrocarbon(s) of differing b.pt. from gas mixt. with run=off shaft in heat exchanger
DE816692C (en) Device for treating liquids with gases or vapors
DE1961426C3 (en) Built-in element for mass transfer columns and processes for your company
DE1301350B (en) Device for the direct heat exchange between two flowable media
DE193737C (en)
DE3346125C2 (en)
DE1519595A1 (en) Rectifier
DE83529C (en)
AT32387B (en) Method and device for alternatively continuous and discontinuous rectification of volatile liquids.
DE744544C (en) Fractional distillation and equipment to carry it out