DE2120901A1

DE2120901A1 - Destillationskolonne

Info

Publication number: DE2120901A1
Application number: DE19712120901
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe Des Verreries Industrielles Reunies Du Loing, Levallois-Perret (Frankreich)
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1971-04-28
Publication date: 1971-11-18
Also published as: US3770592A; CA972314A; BE766434A; IL36732A; FR2088925A5; IL36732A0; DK129394B; DK129394C; ES204686Y; ZA712684B; CH533461A; SE373753B; ES204686U; BR7102575D0; GB1349371A; NL7105723A; AT313241B

Description

Herne, ⁸⁰⁰⁰ München 25,

Freilig-athstraße 19 r»i-ll«-,DUBahp Elsenacher Straße 17

Postfach 140 Uipi.'ing. Κ. Π. Dan! P«|.-Anw. Beiiler

Pat.-Anw. Herrmann-Trenlepohl DlDli'PhVS· EdllBFCj BOtZlOF Fernsprecher: 398011

Fernsprecher: 51013 **'.¥* 398012

51014 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ³⁹⁸⁰¹³

Telegrammanschrift: datcmtamWÄITC Telegrammanschrift:

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München

Telex 08229853 ' Telex 05 245 62

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Γ~ ~1 Bankkonten:

Bayrische Voreinsbank München 952287 Dresdner Bank AG Herne 202436 <■» 1 *"> Π Ci Π 1 Postscheckkonto Dortmund 55868

Ref.:IL 02 920 He/pa

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München

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ET^ D3-! VHRRERIES INDQSTRIELLBS REUNIES 90-92, Rue Baudin, Levallois-Perret, Frankreich

Des t illa t i on slfol onn e

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Destillationsapparat mit einer ./end elf lache, die von der "Mittelachse der Destillationskolonne getragen wird.

Jis sind bereits mehrere Ausführungsformen von Destillationsxolonnen des Typs Dufton bekannt, welche allgemein folgende Einzelteile aufweisen: Einen zylindrischen Schuß aus Glas, in welchem mittig eine Glasachse angeordnet ist, an deren äußere Oberfläche eine, in warmem Zustand zu einer Schraubenfläche gewiegelte Glaswendelfläche angeschweißt ist. 0er Au3eiidurchinesser der gesamten V/endelfläche mit der Achse ist annähernd gleich dem AuSendurchmesser des zylindrischen Schusses der Kolonne. Die ^:7end elf lache ist an die Glasachse angenchv/ei2t, .vobei deren Enden selbst derart an den zylindrischen Schuß geschweißt sind, daß die Gesamtheit der Einbauten nicht dem on ti er bar ist ärsrfc und somit der Bruch oder die

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Beschädigung eines der Bestandteile die Kolonne.nicht mehr verwendbar macht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die richtig eingestellte Kolonne aus drei Bestandteilen, die unabhängig voneinander hergestellt worden sind und demontierbar und austauschbar sind. Dies sind: eine mittige Achse, ein Wendelflächeneinsatz mit einstellbarer Steigung und ein zylindrischer Schuß , wobei diese Bestandteile zu einer Kolonne zusammengebaut sind, deren Wirksamkeit dadurch eingestellt werden kann, daß während des Einbaues der Bestandteile die Steigung der Wendelfläche ausgewählt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Besehreibung eines dia Erfindung nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels hervor. Die Zeichnungen zeigen in;

Fig. 1 eine gerade Kolonne mit Einbauten; .

• -

Pig. 2 eine erfindungsgemäße Destillationskolonne mit seitlichem Stutzen.

Es sei an diester Stelle kurz das Prinzip der fraktionierten Destillation ins Gedächtnis zurückgerufen. Um die Be- _ standteile einer Mischung M mehrerer Flüssigkeiten mit verschiedenen Siedepunkten zu trennen, bringt man die Mischung auf Siedetemperatur und fängt einerseits den erzeugten Dampf V_Q auf (der reicher an leichter flüchtiger Phase ist als das Anfangsgemisch) und andererseits die verbleibende Flüssigkeit L₀ (welche reicher an schwerer flüchtiger Phase ist). Dadurch, daß man einerseits mit der durch Konzentration des Dampfes V_Q erhaltenen Flüssigkeit 1·^

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und andererseits mit der Flüssigkeit L genauso verfährt und diese "beiden Verfahrensstufen η-mal wiederholt, erhält man schließlich einen Dampf, welcher praktisch nur noch die leichtest flüchtige Phase enthält. Dieses Verfahren wird in diesen Kolonnen mit Böden durchgeführt.

Die Verfahrensvorgänge können gleichzeitig kontinuierlich durchgeführt werden, indem der in der Blase der Kolonne erzeugte Dampf während seines Aufsteigens in der Kolonne in engen Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht wird, die im Gegenstrom abwärtsströmt und die das Kondensat des am Kopf der Kolonne abgezogenen Dampfes ist.-Während des Kontaktes der Flüssigkeit mit dem Dampf findet kontinuierlich ein thermischer und chemischer Austausch statt, der zu einer Anreicherung des Dampfes im Kopf der Kolonne an leichter flüchtigem und der Flüssigkeit im Kolonnensu*mpf an schwerer flüchtigem führt. Die Kolonne wird als umso wirkungsvoller angesehen, je schneller und vollständiger die Trennung erfolgt.

Als Hauptkriterien für die 'Yirksamkeit sind im wesentlichen die folgenden Gesichtspunkte anzusehen:

a) Gleichmäßigkeit und Größe der Austauschflächen für Flüssigkeit und Dampf;

b) Das Volumen des in der Kolonne aufsteigenden Dampfes

• parallel zu der Entwicklung der nach unten fließenden Flüssigkeit;

c) Die gesamte Menge an Flüssigkeit und Dampf, die in jedem Augenblick in der Kolonne befindlich ist.

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Ganz allgemein ist es notwendig, möglichst große und gleichmäßige Austauschflächen vorzusehen, dem Dampf für sein Aufsteigen einen genügend großen Raum zu lassen und zu jedem Zeitpunkt in der Kolonne nur eine geringe Menge des Produkts zu haben, um den Verlust des Restgehaltes der beiden Grundkomponenten des anfänglichen Stoffgemisches in der nicht trennbaren Endmischung soweit wie möglich zu begrenzen.

Betrachtet man die Destillationskolonne des oben beschriebenen Typs, so bemerkt man, daß sie der vom Kopf der Kolonne herabfließenden Flüssigkeit einen schraubenlinienförmigen Weg aufzwingt, während der aufsteigende Dampf in einem analog geformten Schacht nach oben steigt, während dessen gesamter Länge er sich in Kontakt mit der Flüssigkeit befindet. Tährend dieser Bewegung der Phasen im Gegenstrom finden die genannten thermischen und chemischen Austauschvorgänge statt.

Man sieht auch, daß die Geometrie des Wendelflächeneinsatzes die Austauschfläche von Dampf und Flüssigkeit bildet (es handelt sich hierbei um die obere Fläche dieses Einsatzes). Für eine bestimmte Höhe der Kolonne ist die Austauschfläche umso größer, je kleiner die Steigung der Wendelfläche ist. Die Konstruktion der Schraubfläche selbst bedingt auch, daß an jedem Punkt der Kolonne die Austauschfläche die gleiche ist. Der für den Dampf zur Verfugung stehende Raum ist groß; er ist umso größer, je größer die Steigung der Schraubfläche ist.

Die Menge-des auf die Kolonne aufgegebenen Gemisches kann sehr klein gehalten werden und kann praktisch auf die

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Benetzung der gesamten Wendelflache und auf die Randwirkungen der Oberflächenspannung begrenzt werden.

Man sieht sofort, daß die Kriterien a) und b) die Steigung der Wendelfläche im entgegengesetzten Sinn beeinflussen, wodurch man zur Auswahl eines Kompromifiwertes gezwungen wird. Unglücklicherweise ist dieser optimale Mittelweift von einem Stoffgemisch zum anderen verschieden, während diesbezüglich die Beschaffenheit der· Kolonne nach der klassischen bekannten Konstruktionsweise jeglicher Anpassungsmöglichkeit entbehrt, da die Parameter darin ein für allemal während der Montage der Kolonne durch Festlegung ihrer drei Bestandteile fixiert sind.

Indessen kann man aus der in Fig. 1 dargestellten Kolonne ersehen, daß bei ein und derselben Kolonne auf den Parameter der Wendelfläche Einfluß genommen werden kann. In der Tat baut man die erfindungsgemäße Kolonne augenblicklich und einstellbar aus folgenden Bestandteilen zusammen: Einer Mittelachse 1, einer Wendelflächenanordnung 2 und einem Schuß 3 aus Glas, welcher an seinen beiden Enden 3a und 3b ein Außengewinde aufweist, um ihn an Zulauf- und Ablaufstutzen anschließen zu können. Die Mittelachse 1 kann aus Glas bestehen, aus Polytetrafluoräthylen (PTFE), oder jedem anderen chemisch unangreifbaren Material. Sie ist an einem Ende längs einer oder anderen Einkerbung 1a und 1b geschlitzt, um das eine Ende der Wendelflächenanordnung 2 aufzunehmen, welche beispielsweise durch Ausziehen einer Schraubenfeder aus PTFE erhalten wurde, deren innerer Durchmesser dem Außendurehmesser der Mittelachse entspricht und deren äußerer Durch-· messer dem Innendurchmesser des Schutzes der Kolonne entspricht. Eine abnehmbare Befestigung ist am anderen Ende

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der Mittelachse vorgesehen, um die Wendelfläehe zu blockieren. Sie wird in dem in Fig. T dargestellten Ausfuhrungsbeispiel von einem Paar von Stiften 4a und 4b gebildet, die einen mit der Wendelflächenanordnung fest verbundenen zylindrischen Ring in wohldefinierter Lage festlegen.

Die Vorteile einer solchen Konstruktion sind leieht einzusehen: Ein- und Ausbau kann schnell erfolgen f Sie Reinigung der Einzelteile ist leicht durchzuführen; im Fall der Beschädigung eines der Bestandteile kann dieser leicht ausge-* tauscht werden; die Steigung der Wendelfläehenanordnung kann beliebig verändert werden (und damit auch das dem Dampf zwischen zwei benachbarten Windungen zur Verfügung stehende Volumen).

Weiter ist festzustellen, daß der Kontakt zwischen den drei Bestandteilen wesentlich genauer und sicherer gemacht werden kann, wodurch zwischen zwei benachbarten Windungen eine ausgezeichnete Dichtheit erzielt werden kann und damit eine über die ganze Höhe der Kolonne gleichmäßige Wirksamkeit.

Die verwendete Wendelfläehenanordnung kann sehr dünn sein, wodurch für die Zirkulation der Phasen L und V ein maximales Volumen zur Verfügung steht.

Da sie flach ist, bildet sie eine schiefe Ebene, au^Welcher die Flüssigkeit gieiehmäßig ausgebreitet wird, wobei die Rand wirkung auf ein geringstmögliches Minimum reduziert wird und damit die geringstmögliche Flüssigkeitsmenge durchläuft.

Da die Wendelfläehenanordnung biegsam ist und die auf der Mittelach··.vorgesehenen Befestigungen entfernbar sind, kann

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man die Steigung der Schraubfläche dadurch verändern, daß man mehr oder weniger Windungen der Wendelfläche vorsieht. Da bereits angedeutet wurde, daß die Steigung entgegengesetzte Einflüsse auf die beiden Hauptparameter der Kolonne hat, kann man in Abhängigkeit von dem zu trennenden Stoffgemisch und dem gewünschten Resultat die günstigste Steigung aussuchen. .

Fig. 2 zeigt eine analoge Vorrichtung mit einer Achse 1, einer an dieser mit ihren beiden Enden befestigten ',VendeL-flächenanordnung 2, wobei das Sanze in dem Schuß 3 der Destillationskolonne in gleicher Weise an seinem Ort gehalten wird, wie oben beschrieben (in Fig. 2 aus Gründen der Klarheit der Darstellung weggelassen). Sie ist u. a. mit einem seitlichen Abzügsstutzen versehen.

Alle beschriebenen Einzelheiten sind erfindungswesentlich; die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen begrenzt.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche :

1* Destillationskolonne, dadurch g e kenn ζ e i c h net, daß sie drei voneinander unabhängige und demontierbare Teile aufweist, nämlich eine Mittelachse (1), eine Wendelfiächenanordriung (2) und einen diese umgebenden zylindrf&c^ten-ScKuS-(^) aus Glas, wobei diese Einzelteile *in nicht endgültig festverbundener form zu der Destillationskolonne zusammengebaut sind.
2. Destillationskolonne nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ze i c h η e t- , daß die Wendelflächenanordnung (2) aus einer elastischen Schraubfläche aus chemisch nicht angreifbarem Material besteht, wie z. B. Polyteträfluoräthylen, wobei der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der Schraubflächenwindungen dem Außendurchmesser der Mittelachse (1) bzw. dem Innen- ' durchmesser des zylindrischen Schusses (3) entspricht.
3. Destillationskolonne'nach AnSPrUCh-¹I, dadurch ' -"' ' g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die elastische Wendelflächenanordnung (2) an ihren beiden Enden durch an den beiden Enden der Mittelachse (1) vorgesehene Befestigungen (1a, 1b, 4a, 4b) mit dieser verbunden ist.
4. Destillationskolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elastische V/endelflächenanordnung (2) beliebig längs der Mittelachse (i) ausgezogen werden kann, um die Steigung der Schraubfläche derart zu verändern, daß die Kolonne in Abhängigkeit von dem zu trennenden Flüssigkeitsgemisch ihre größte Wirksamkeit erreicht.

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5. Destillationskolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische GlasschuS ■ (3) an seinen beiden Enden Außengewinde (3a, 3b) aufweist.
6. Destillationskolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Abdichtung der drei Bestandteile der Kolonne.durch Reibung der Kanten der Wendeiflächenanordnung (2) gegen die Außen- und Innenfläche der Mittelachse (1) bzw. des Glasschusses (3) erzielt wird. -
7. Destillationskolonne nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungen zum Befestigen der elastischen Wendelflächenanordnung (2) an einem Ende von in die Mittelachse (1) eingearbeiteten Schlitzen {1a, 1b) gebildet werden, und an dem anderen Ende von einem Paar von demontierbaren Stiften (4a, 4b), welche einen mit der Wendelfläche (2) festen Sing in einer bestimmten Lage festlegen.

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