DE2844768A1 - Glockenbodenkolonne zum destillieren von dickstoffhaltigen und verstopfenden fluessigkeiten - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-4800 Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7 2844768

. Okt, 1978

Case: 21658
tM/th

Oy ALKO Ab, Salmisaarenranta 7, SF-00180 Helsinki 18, Finnland

Glockenbodenkolonne zum Destillieren von dickstoffhaltigen und verstopfenden Flüssigkeiten.

Priorität: 14. Oktober 1977, Finnland, Nr. 77 3048

909817/0764

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER Oy ALKO Ab

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Glockenbodenkolonne zum Destillieren dickstoffhaltiger und/oder verstopfender Flüssigkeiten.

Das Destillieren von dxckstoffhaltxgen und/oder die Kolonne verstopfenden Flüssigkeiten bietet in vielen Industriezweigen Schwierigkeiten. Zum Destillieren solcher "schmutziger" Flüssigkeiten wird der Einsatz von perforierten Kolonnenboden empfohlen. Dabei sind die Löcher in den Böden umso größer (wobei sie einen Durchmesser von bis zu 1/27 cm erreichen können), je schwieriger die - polymerisierende oder festbrennende Flüssigkeit zu behandeln ist (C. PyIe "Distillation in Practice", herausgegeben von C.H.Nielsen, Reinhold Publishing Corporation, New York (1956) Seiten 13 und 14; R.J. Hengstebeck "Distillation Principles and Design Procedures", Reinhold Publishing Corporation, New York (1961) Seiten 45 bis 47). In Sonderfällen kann der Durchmesser der Löcher in den Böden bis zu 2 bis 3 cm betragen, wobei dann allerdings auch die übrige Kolonnenkonstruktion vom Herkömmlichen abweichend zu gestalten ist (R.Billet "Industrielle Destillation", Verlag Chemie, Weinheim (1973) Seite 333).

Wenn während des Destillierens die Lochweite und die Anzahl der offenen Löcher infolge der zunehmenden Verstopfung allmählich abnehmen, steigt der Dampfverbrauch der Kolonne an, während ihre Trennschärfe abnimmt. Die Kolonne muß deshalb in einem bestimmten Stadium gereinigt werden. Dabei bietet namentlich der perforierte Kolonnen-

909817/0784

Oy ALKO Ab

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER

boden infolge seines einfachen Aufbaus den Vorteil einer verhältnismäßig leichten Reinigung. Allerdings hat der perforierte Kolonnenboden auch einen erheblichen Nachteil dadurch, daß die zu destillierende Flüssigkeit nicht auf den Böden verbleibt, sondern nach unten fließt, sobald der Dampfdruck auch nur für einen Augenblick in ausreichendem Maße absinkt (M. van Winkle "Distillation" McGraw-Hill Book Company, New York (1967) Seite 489). Hieraus ergibt sich die Gefahr einer Störung des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichts in der Kolonne und des Abfließens des Destillationsgutes über die Kolonnenboden ins Abwasser. Wenn auch die letztere Gefahr durch moderne Regeltechniken heute schon weitgehend gebannt werden kann, bewirken doch bereits kurzzeitige vollständige Dampfausfälle in Kolonnen mit perforierten Böden als Folge des Verschwindens der Flüssigkeiten von den Böden langanhaltende Unterbrechungen der Destillation. Das erneute Füllen der Kolonne und die Wiederherstellung des Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichtes erfordern sowohl zusätzliche Energie als auch Zeit.

Die Glockenbodenkolonnen zeigen demgegenüber bei entsprechenden Dampfdruckstörungen ein wesentlich stabileres Verhalten, da bei richtig konstruierten Kolonnen dieser Art beim Abfall des Dampfdruckes die Flüssigkeit nicht absackt, sondern auf den Böden verbleibt. Mit dem Wiedererreichen des normalen Druckwertes kann die Destillation nach kurzzeitigem Wiederherstellen des Gleichgewichts fortgesetzt werden. Namentlich wegen dieser - gegenüber Kolonnen mit perforierten Böden besseren Stabilität werden die Glockenbodenkolonnen in der Industrie zum Destillieren von dickstoffhaltigen und verstopfenden Flüssigkeiten verwendet (H.Kretzschmar "Hefe und Alkohol sowie andere Gärungsprodukte", Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg (1955) Seite 435),

909817/0764

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER ⁰^ ^{ALK0 Ab}

obgleich deren Böden konstruktionsmäßig kompliziert sind, bei Verstopfung einen hohen Reinigungszeitaufwand erfordern und bezüglich der Reinigung vielfach höchstens befriedigende Ergebnisse ermöglichen. Der Reinigungseffekt läßt sich nach erneuter Inbetriebnahme der Kolonne an den Druckverlusten ablesen, die nach einer unzureichenden Reinigung deutlich höher sind als bei einer entsprechenden neuen und vollständig sauberen Kolonne. Je höher die Druckverluste nach der Reinigung sind, umso kürzer ist die Betriebsperiode bis zur folgenden Reinigung. Daraus ergeben sich zahlreiche Nachteile, wie beispielsweise eine Energievergeudung (indem die zusätzlichen Druckverluste einen zusätzlichen Dampfverbrauch erforderlich machen), eine verkürzte Einsatzzeit und eine verminderte Kapazität der Destillationsanlage, sowie eine erhöhte Abwasserbelastung als Folge der häufigen Reinigungen .

Es ist weiterhin bekannt, daß sich durch Beschichten der Innenwände von Reaktoren mit Polytetrafluoräthylen das Ansetzen von Stoffen, die bei verschiedenen Reaktionen entstehen, jedoch im Reaktionsmedium nicht löslich sind, verhindern oder wesentlich verringern läßt. Allerdings sind solche Beschichtungen der Abnutzung unterworfen und müssen deshalb von Zeit zu Zeit erneuert werden, was sich als außerordentlich schwierig und zeitraubend erwiesen hat.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Glockenbodenkolonne zu schaffen, die gegenüber den bisherigen Kolonnen dieser Art pflegeleichter ist, einen längeren ununterbrochenen Betrieb ohne Reinigung gestattet und müheloser und schneller zu reinigen ist.

909817/0764

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Oy ALKO Ab

Diese Aufgabe wird durch die pflegeleichte Glockenbodenkolonne gemäß Hauptanspruch gelöst.

Die erfindungsgemäße Glockenbodenkolonne besitzt den Vorteil, daß sich die an der Beschichtung abgelagerten Krusten aufgrund ihrer Eigenmasse von selbst loslösen oder bei der außerhalb der Kolonne erfolgenden Reinigung leicht zu entfernen sind. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Glockenbodenkolonne die Verarbeitung dickstoffhaltiger und verstopfender Flüssigkeiten während Destillationsperioden, die zeitlich ein Mehrfaches der Betriebszeiten betragen, während der die für den gleichen Zweck eingesetzten herkömmlichen Glockenbodenkolonnen eingesetzt werden können. Weiterhin läßt sich die erfindungsgemäße Kolonne erforderlichenfalls schnell und so gründlich reinigen, daß im Vergleich zu den üblichen Betriebsperioden völlig sauberer Anlagen keine Verkürzung der Betriebsdauer zwischen aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen eintritt.

20

Von der Anmelderin wurde bei den der vorliegenden Erfindung vorausgehenden Ermittlungen festgestellt, daß es vor allem beim Destillieren von dickstoffhaltiger, vergärter Getreidemaische zu Verstopfungen an den Glockenboden kommt, indem die dickstoffhaltige Schlempe von dem jeweils darunterliegenden Boden aus durch Spritzen und Schäumen an die Innenflächen der darüberliegenden Glocken und Glockenhälse gefördert wird. Die Schlempe setzt sich auch als Folge des Schäumens, Spritzens und von Niveau-Schwankungen der siedenden Flüssigkeit an den Außenflächen der oberhalb der Flüssigkeitsspiegel der Böden befindlichen Glockenhälse an. Durch die Einwirkung des heißen Dampfes trocknet diese Schlempeablagerung dann zu einem harten "Kuchen", der in seinem Umfang ständig zunimmt, bis die Glocke dann in einem derartigen Ausmaß

909817/0764

TER MEER - MÜLLER · STE1NMEISTER ^{Oy ALK0 Ab}

28A4768

verstopft ist, daß sie gereinigt werden muß. Bei der Reinigung muß dann eine aus der abgelagerten Schlempe gebildete dunkle, teilweise verkohlte Kruste entfernt werden, die außerordentlich fest an den Metalloberflächen haftet.

Bei der erfindungsgemäßen Glockenbodenkolonne sind die in Bezug auf die Verstopfung kritischsten Bauteile, nämlich die Glocken und die Glockenhälse, so konzipiert, daß sie zur Reinigung gelöst und aus der Kolonne herausgenommen werden können. Gleichzeitig hat sich gezeigt, daß sich die Innenflächen der Glocken sowie die Innen- und Außenflächen der Glockenhälse in einfacher Weise und ohne die bei den herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art auftretenden Mängel und Schwierigkeiten mit Polytetrafluoräthylen oder ähnlichen Materialien beschichten lassen, da die zu beschichtende Fläche relativ klein ist und die Beschichtung bzw. die Erneuerung der Beschichtung außerhalb der Kolonne im Anschluß an die Reinigung erfolgen kann. Auf diese Weise läßt sich der Betriebsausfall der Kolonne weiter verkürzen und es besteht auch die Möglichkeit, mit zwei Sätzen von Glocken und Glockenhälsen zu arbeiten, wodurch die Stillstandszeiten weiter verkürzt werden können.

25

Durch die erfindungsgemäße Beschichtung der kritischsten Metallflächen, nämlich der Innenflächen der Glocken sowie der Innen- und Außenflächen der Glockenhälse mit Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder einem damit vergleichbaren Material läßt sich der Vorteil erreichen, daß sich die an diesen beschichteten Flächen ansetzenden "Schlackenkuchen" mit zunehmender Größe unter der Wirkung ihrer Eigenmasse von der mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Fläche ablösen, so daß die Kolonne, was diese kritischsten Teile betrifft, sozusagen "selbst-

909817/0764

TER MEER ■ MÜLLER ■ STEINMEISTER °^Y

tätig" gereinigt wird. Als mit Polytetrafluoräthylen vergleichbare Materialien sind insbesondere Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polychlortrifluoräthylen (PCTFE), Tetrafluoräthylenperfluorpropylen (FEP), Perfluoralkoxycopolymere (PFA) und dergleichen zu nennen-

Im Hinblick auf die Reinigung der Kolonne sowie die Inspektion und die eventuelle Erneuerung der Beschichtung sind die Glocken und die Glockenhälse erfindungsgemäß herausnehmbar konstruiert. Zu diesem Zweck weisen die einzelnen Bodenzwischenräume je eine genügend grosse, durch eine Luke verschließbare öffnung auf, durch die die Glocken herausgenommen und wieder eingesetzt können. Gemäß einer bevorzuggen Ausführungsform nach Anspruch 2 sind die Glocken reihenweise untereinander verbunden, beispielsweise mit Hilfe von die Glocken verbindenden Stangen, so daß sie mit Hilfe dieser Stange reihenweise herausgehoben und wieder eingesetzt werden können. Bei den aus der Kolonne herausgehobenen Glockenkonstruktion ist die abgelagerte Kruste leicht zugänglich, so daß sie sich mit Hilfe eines Holz spans oder durch einfaches Waschen mühelos von den beschichteten Stellen entfernen läßt, wobei sie auch nach ausreichend langer Trocknungszeit von selbst abbröckelt.Die losgelösten Krustenteile können unmittelbar in einen Abfallbehälter geworfen werden und stellen keine zusätzliche Belastung des Abwassers dar, wie es bei den herkömmlichen Kolonnen der Fall ist, bei denen das Reinigen der Glocken im Inneren der Kolonne erfolgt.

30

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist von jeder Glockenkonstruktion (die die Glocke und den Glockenhals umfaßt), ein Zweitexemplar, das zu Austauschzwecken dient, vorhanden, so daß die Betriebsunterbrechung zeitlich auf ein Minimum gebracht

909817/0764

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ^Ov ALKO Ab

_ Q —

werden kann, unabhängig davon, ob die Glockenkonstruktion oder die gesamte Destillationsanlage gereinigt, inspiziert oder ob die Polytetrafluoräthylenbeschichtung der Glocken oder der Glockenhälse erneuert werden sollen.

Die Erfindung sei im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt der erfindungsgemäßen Glockenbodenkolonne und

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der erfindungs-

5

gemäßen Glockenbodenkolonne.

Die erfindungsgemäße Kolonne besteht aus dem Kolonnenaußenmantel 1, den an beiden Enden befindlichen Flanschen 2, über die die verschiedenen Kolonneneinheiten aufeinandergesetzt werden. Jede Kolonneneinheit umfaßt einen Boden 5 und Zwischenboden 6. In jeder Etage der Kolonne ist eine Reihe von Glocken 3 angeordnet, durch die der Dampf aus den Glockenöffnungen 4 aufsteigt. In der Fig. 1 sind der Einfachheit halber nur die Glocken-

25

sätze der obersten Abteilung dargestellt. Die Kolonneneinheiten weisen weiterhin Überlaufrinnen 7 und 8 sowie ein Zulaufwehr 9 auf. Der Kolonnenboden ist mit einer Stütze 10 versehen. Die Kolonneneinheiten umfassen weiterhin Reinigungsluken 11 und 12, wobei jede Kolonnenabteilung Beobachtungsluken aufweist, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind.

909817/0764

TER IVEER · MÜLLER · STEINMEISTZR Oy ALKO Ab

Erfindungsgemäß sind die Glocken 3 auf der Innenseite sowie die Glockenhälse 4 auf der Innenseite und auf der Außenseite mit Polytetrafluoräthylen (PTFE) oder einem anderen entsprechenden Material beschichtet, das ein festes Anhaften der Kruste verhindert. Außerdem sind die Glocken durch geeignete Verbindungsglieder 14, 15 - bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform handelt es sich um Stangen - so zu Sätzen reihenweise miteinander verbunden, daß sich die Glockenkonstruktionen herausnehmen und außerhalb der Kolonne reinigen lassen. Die Glockenkonstruktionen sind über Befestigungsstangen 16 und Befestigungsrohr 13 über entsprechende Buchsen 17 am Zwischenboden 6 abgestützt. Die Glockensatzkonstruktion ist weiterhin über Befestigungsglieder 18 am Boden 6 abgestützt»

Die Glockensätze lassen sich über die Reinigungsluke 11, die in jedem Kolonnenteil vorhanden sind, leicht herausnehmen und gegen frisch gereinigte Sätze auswechseln.

909817/0764

Leerseite

Claims (2)

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Oy ALKO Ab 28U768 PATENTANSPRÜCHE

1. Glockenbodenkolonne zum Destillieren dickstoffhaltiger und/oder verstopfender Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Glockenkonstruktionen (3, 4) lösbar und aus der Kolonne herausnehmbar sind und die im Hinblick auf das Verstopfen der Kolonne kritischsten Flächen, nämlich die Innenflächen der Glocken (3) sowie die Innen- und Außenflächen der Glockenhälse (4) mit Polytetrafluoräthylen oder einem damit vergleichbaren Material beschichtet sind.

15

2. Glockenbodenkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocken reihenweise untereinander verbunden sind.

909817/07S4