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Vorrichtung zum Kochen, Verdampfen und Destillieren von Flüssigkeiten
oder breiartigen Massen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Kochen, die Verdampfung
und Destillation von Flüssigkeiten und breiartigen Massen in rotierenden Behältern.
Gemäß der Erfindung besitzt die mit einem oder mehreren rotierenden Behältern versehene
Vorrichtung für jeden Behälter zum Zuführen der zu verdampfenden Flüssigkeit oder
breiartigen Masse, zum Abführen der erzeugten Dämpfe sowie der Rückstände je ein
Rohr, welche Rohre durch wenigstens ein Dichtungsstück hindurch in den drehbaren
Behälter hineinragen, das gegen Drehung gehalten ist.
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Die Vorrichtung kann aber auch als Apparat für fraktionierte Destillation
verwendet werden, wobei alsdann mehrere der vorstehend erwähnten drehbaren Behälter
in einem Herd mit gemeinsamer Feuerstelle derart gelagert sein können, daß sie von
den Feuergasen bestrichen werden, wobei der oberste Behälter die zu destillierende
Flüssigkeit oder breiartige Masse aus einem höher als dieser befindlichen und ebenfalls
noch im Bereiche der Feuergase liegenden Gefäß zugeführt erhalten kann, während
die Rückstände aus dem obersten Behälter dem nächstuntenliegenden und von diesem
dem folgenden Behälter usw. zufließen und die sich entwickelnden Dämpfe aus den
einzelnen Behältern zu je einer Kühlschlange geführt werden können.
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Beiliegende Zeichnung zeigt mehrere besonders für die Verdampfung
und Destillation von Teer verwendbare Ausführungsformen det Vorrichtung, und zwar
in Abb. I bis 3 solche mit wagerecht liegenden Behältern im Längsschnitt, und in
Abb. 4 bis 6 mit senkrecht gelagerten Behältern, und zwar in Abb. 3 bis 5 eine Vorrichtung
für fraktionierte Destillation im senkrechten Schnitt und in Draufsicht, während
Abb. 6 eine Variante für eiun Teil eines Behälters im Schnitt zeigt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. I und 2 bezeichnet 5,'6 den zur
Aufnahme der Flüssigkeit oder breiartigen Masse dienenden geschlossenen Behälter,
der aus dem zylindrischen r, iessel 5 und den mit diesem lösbar verbunlenden Deckeln
6 besteht. Der Behälter ist wagerecht in einem Feuerungsherd 7 gelagert, und es
besitzen die Deckel 6 je einen hohlen Achszapfen, der in festen Lagern 8 zweier
Herdwände drehbar ist. Auf dem einen Achszapfen sitzt außerhalb des Herdes ein Antriebsrad
9, durch das der Behälter in Umdrehung versetzt werden kann.
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Unter dem Behälter 5, 6 befindet sich im Herde die Feuerung zur Erhitzung
des Behälters. Die Feuergase können den Behälter allseitig umspülen und treten oberhalb
desselben aus dem Herd.
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Mit 10 ist ein mit einer Fangkappe I3 versehenes Rohr bezeichnet,
das durch den Achszapfen in den Behälter 5 hineinragt und in einem durch den Arm
II gegen Drehung gehaltenen, in dem Achszapfen geführten Dichtungsstück I8 gelagert
ist. Das Dichtungsstück 18 ist durch eine Stopfbüchse I2 abgedichtet. Die Fangkappe'dient
zum Auffangen der entwickelten Gase und Dämpfe, die dann durch das Rohr 10 zu irgendeiner
Verwendungsstelle hin abgeleitet werden.
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14 ist ein im Behälter befindlicher Schwimmer, der zum Anzeigen des
Flü&sigkeitsstandes dient und seine Bewegung mittels einer im Achszapfen geführten,
drehbaren Achse 15 auf einen auf letzterer befestigten Zeiger I6 überträgt, der
auf eine feste Skala 17 außerhalb des Herdes einspielt. Der Schwimmer ist an einem
zur Achse 15 senkrecht stehenden Arm befestigt.
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Neben dem Rohr 10 ist noch ein zweites Rohr 19 in dem festen Dichtungsstück
I8 gelagert, das ebenfalls in den Behälter 6 hineinragt und zum Zuführen der zu
verdampfenden Flüssigkeit in den Behälter dient.
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In dem Dichtungsstück I8 ist ferner noch ein drittes Rohr 20 gelagert,
das in den Behälter
hineinragt und an seinem inneren Ende nach
unten abgebogen ist, also bei derDestillation von Teer in das Pech hineintaucht
und zum Ab führen desselben dient.
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Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform wird dadurch, daß die Behälter
im Feuerungsherd rotieren und hierbei die jeweils der Erhitzung durch die Feuerstelle
ausgesetzte Randpartie jedes Behälters unter Vorwärtswandern stetig durch eine andere,
kühlere ersetzt wird, die bekannte Erscheinung der pyrogenen Zersetzung der Flüssigkeit
möglichst verhindert. Es können also allfällig sich bildende Dampf- oder Luftblasen
zufolge der Drehung des Behälters der erhitzten Behälterwandung entlang und in den
über der Flüssigkeit befindlichenVerdampfungsraum gelangen, ohne sich mehr oder
weniger mühsam zur Oberfläche der Flüssigkeit Idurcharbeiten zu müssen.
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Hierdurch wird sowohl ein Anbrennen der Flüssigkeit als auch die
Bildung von Kesselstein bzw. bei der Verdampfung und Destillation von Teer die Bildung
einer koks- oder graphitartigen Kruste verhindert.
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Eine Krustenbildung kann nun aber bei wagerecht gelagerten Behältern
in gewissem Maße doch stattfinden, was z. B. insbesondere bei Teer und Pech der
Fall ist, die einen bestimmten Prozentsatz freien Kohlenstoff bzw.
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Schlamm enthalten.
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Wenn nämlich das Flüssigkeitsniveau im Behälter nicht hoch genug
oder die Umdrehungsgeschwindigkeit des Behälters zu klein ist, so wird die an derBehälterwand
anhaftende Flüssigkeit vom Moment des Austretens der Behälterwand aus der Flüssigkeit
bis zum Wiedereintritt verdampfen und eintrocknen und der zurückbleibende Kohlenstoff
sich als Kruste an der Wand absetzen. Mit jeder neuen Umdrehung des Behälters wird
sich dieser Vorgang wiederhoLen und die Kruste an Dicke zunehmen.
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Dem kann nun dadurch abgeholfen werden, daß das Flüssigkeitsniveau
hoch genug oder die Geschwindigkeit für den Behälter groß genug gewählt wird, so
daß die an der Behälterwand anhaftende Flüssigkeit vom Zeitpunkt des Austrittes
der Behälterwand aus der Flüssigkeit bis zumWiedereintritt in dieselbe nicht Zeit
findet, vollständig zu verdampfen.
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Um den Flüssigkeitsstand im Behälter während des Betriebes nach Belieben
regulieren zu können, wird vorteilhaft ein Siphon 20' (Abb. 2) verwendet, der an
das Ablaufrohr 20 angeschlossen bzw. in demselben drehbar gelagert und damit gegenüber
diesem verstellbar ist. In die mit dem Flüssigkeitsniveau im Behälter 5, 6 auf gleicher
Höhe befindliche überlaufstelle dieses Siphons mündet ein Luftzuführungsrohr20",
so daß je nach der Stellung des Siphons zum Ablaufrohr 20 das Niveau im Behälter
höher oder niedriger gehalten werden kann.
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Bei Verdampfung von Pech kann einer Krustenbildung auch dadurch abgeholfen
werden, daß mehr Pech in den Behälter eingeführt wird, als verdampft werden soll,
damit der als Schlamm abgesetzte freie Kohlenstoff durch den Pechüberschuß weggeschwemmt
wird.
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In Abb. 3, in welcher die Verwendung der Vorrichtung zur fraktionierten
Destillation von Teer veranschaulicht ist, sind mehrere drehbare Behälter 5 nach
Art des in Abb. I dargestellten, in einem Herd 7 mit gemeinsamer Feuerstelle 2 wagerecht
so übereinander gelagert, daß sie alle von den Feuerungsgasen bestrichen und erhitzt
werden. Hierbei sind in Abb. I vorkommende Teile mit gleichen Überweisungen versehen.
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Über dem obersten : Behälter 5 ist ein Gefäß 21 zur Aufnahme Ides
Rohteeres vorgesehen, das noch im Bereich der abziehenden Feuerungsgase liegt, so
daß sein Inhalt vorerhitzt wird. Von diesem Gefäß geht die Teerzuführungsleitung
19 zum obersten Behälter 5, aus diesem wird der noch nicht verdampfte Rückstand
durch die Leitung 20 zum nächstuntenliegenden Behälter und von -diesem zum untersten
Behälter gefiihrt.
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Die erzeugten Dämpfe ihrerseits werden durch die Leitungen 10 aus
jedem Behälter 5 zu Kühlschlangen 22, 23, 24 geführt, in wel chen die Dämpfe kondensieren,
und aus welchen die Destillate zur Abfüllung weitergeleitet werden. Die Antriebsräder
für die Behälter 5 sind hier als Kettenräder g'gedacht.
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Bei derVorrichtung nachAbb.4 bis 6 ist der ebenfalls zylindrisch
gehaltene drehbare Behälter 5, 6 senkrecht im Herd 7 gelagert und unten mittels
eines hohlen Achszapfens 5' in einem festen Lager 8 und oben z. B. mittels Kugeln
26 am Herd 7 zentrisch geführt. Der Flansch des Kessels 5 ist hier als Zahnkranz
ausgebildet, in welchen einAntriebszahnkolben eingreift, vermittels welchem der
Behälter gedreht werden kann. Das Rohr 10 mit Fangkappe I3 zumAtführen der erzeugten
Dämpfe sowie das Zuführungsrohr 19 für den Rohteer ragen hier durch ein Dichtungs-stück
18 hindurch von oben her in den Behälter 5,6 hinein. Dieses Dichtungsstück ist in
dem zentral am Deckel 6 vorgesehenen Hals 28 gelagert und durch eine Stopfbüchse
abgedichtet. Das Dichtungsstück kann auch hier durch einen festen Arm an einer Drehung
verhindert werden. Das Rohr 20 seinerseits, das zum Abführen des Peches dient, ragt
durch den hohlen Achszapfen 5' hin durch von unten her in den Behälter, d. h. in
das auf demzBoden des letzteren sich niederschlagende Pech hinein. Die Feuergase
der Feuerung umspülen hier den Behälter oberhalb des Bodens in wagerechter Richtung.
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Die einzelnen, drehbaren Behälter 5, 6 sind stufenartig in ihrer
Höhenlage zueinander versetzt senkrecht im Herd 7 angeordnet und werden von der
gemeinsamen Feuerstelle 2 aus in der Weise erhitzt, daß die Behälter nacheinander
durch die Feuergase umspült werden.
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Die abziehenden Feuergase erwärmen vor ihrem Eintritt in den Kamin
noch das höher als der oberste Behälter 5, 6 auf dem Herd befindliche, z. B. mit
Rohteer gefüllte Gefäß 21.
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Aus diesem letzteren fließt der Rohteer durch dieLeitungIg dem obersten
Behälter 5, 6 zu, aus diesem wird der noch nicht verdampfte Rückstand durch die
Leitungen 20 zum nächstuntenliegenden Behälter und aus diesem zum untersten Behälter
geführt, aus welchem es in das Sammelgefäß 25 abffießt.
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Die erzeugten Dämpfe ihrerseits werden durch die Leitungen IO aus
jedem Behälter, wie bei der Ausführungsform nach Abb. 3, in entsprechende Kühlschlangen
22, 23 und 24 geführt (Abb. 6).
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Die letztbeschriebene Ausführungsform mit senkrecht angeordneten
zylindrischen Behältern eignet sich insbesondere zum Kochen, Verdampfen und Destillieren
von Flüssigkeiten und breiartigen Massen, die durch darin suspendierte Stoffe mehr
oder weniger verunreinigt sind und, da sie nicht umgerührt werden, leicht Niederschläge
bilden können, weil der Behälterboden, der hierzu in erster Linie Anlaß gibt, im
beschriebenen Fall nicht erhitzt wird.
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Um die bei einer solchen Behandlung derartiger Flüssigkeiten oder
breiartiger Massen am Boden der Behälter sich niederschlagenden Unreinigkeiten aus
letzteren entfernen zu können, kann der Behälterboden 3, wie in Abb. 8 gezeigt,
gewölbt sein, so daß eine ringförmige Rinne 29 gebildet wird, in welcher sich die
Unreinigkeiten sammeln, und aus welcher dieselben durch einen Schlammhahn 30 entfernt
werden können.
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Bei wagerechter Anordnung der Behälter können die Zuführungsrohre
I9 und die Ableitungsrohre IO und 20 anstatt nur durch den einen Achszapfen, wie
dargestellt, auch verteilt durch beideAchszapfen des Behälters hindurch in diesen
eingeführt werden.