DE3704407C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzug eines Alkohol- Wasser-Gemisches aus alkoholhaltiger Maische nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem nach der europäischen Patentanmeldung Veröffentlichungs Nr. 01 85 010 bekannten Verfahren dieser Art wird die sich im unteren Breich des Sumpfraums der Destillierkolonne sammelnde Schlempe mittels eines Bogensiebs in einen hochkonzentrierten Anteil auf der Innenseite des Bogensiebs und in einen weniger konzentrierten Anteil auf der Außenseite des Bogensiebs aufgeteilt. Der hochkonzentrierte Anteil rutscht von der Innenseite des Bogensiebs zur Weiterverarbeitung ab. Der weniger konzentrierte Anteil wird auf der Rückseite des Bogensiebs von einem Kasten aufgenommen und in einen Verdampfer geleitet. In dem Verdampfer erfolgt eine Aufteilung der weniger konzentrierten Schlempe in Heizbrüden und konzentrierter Schlempe. Der Heizbrüder wird der Destillierkolonne zur Heizung zugeführt. Die konzentrierte Schlempe wird zur Weiterverarbeitung abgeführt.

Das Bogensieb bedarf einer fortlaufenden Überwachung und häufigen Reinigung. Der Verdampfer bedarf einer zusätzlichen Heizenergie.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen zuverlässig arbeitenden, weitgehend wartungsfreien Mitteln bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Schlempe in einen konzentrierten Anteil und einen weniger konzentrierten Anteil aufzuteilen. Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung im Sinne der Lösung der Aufgabe sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Bedeutung der Ansprüche ist in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform.

Diejenigen Merkmale, die allen Ausführungsformen gemein­ sam sind, werden nur einmal in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Anlage zum Entzug eines Alkohol-Wasser- Gemischs, das etwa 20-40% Alkohol enthält, aus einer Maische, die etwa 4 bis 6% Alkohol enthält. Die Maische wird der Anlage über eine Leitung 14 zugeführt und gelangt über Zweigleitungen 20, 21 und 22 in Kopfräume 1 K, 2 K und 3 K von Destillierkolonnen 1, 2 und 3. In den Destillier­ kolonnen 1, 2 und 3 herrschen die Drucke p ₁, p ₂, p ₃, wobei gilt:

p ₁ < p ₂ < p ₃.

Der Destillierkolonne 1 ist ein Fallstromverdampfer 9 vor­ geschaltet, der Brüden zur Heizung der Destillierkolonne 1 liefert. Die Destillierkolonne 1 kann aber auch unmittel­ bar durch Zuführung von frischem Dampf geheizt werden.

Aus einem Sumpf 1 S der Destillierkolonne 1 wird über eine Leitung 24, die eine Pumpe 4 enthält, Schlempe abgezogen und einem Kopfraum 9 K des Fallstromverdampfers 9 zuge­ führt. Der Fallstromverdampfer 9 wird durch Frischdampf, der über eine Leitung 13 zugeführt wird und als Kondensat über eine Leitung 42 abgezogen wird, geheizt. Vom Boden­ raum 9 B des Fallstromverdampfers 9 führt eine Leitung 23 in den Sumpfraum 1 S der Destillierkolonne, durch die Brüden in die Destillierkolonne 1 gelangt und dort durch deren Böden 1 _n , 1 _n-1 ... 1 ₂ und 1 ₁ in deren Kopfraum 1 K aufsteigt, wobei er die Maische, die durch die Destillier­ kolonne 1 von oben nach unten strömt, entalkoholisiert. Der alkoholhaltige Brüden wird aus dem Kopfraum 1 K über eine Leitung 31 abgeführt. Schlempe wird aus dem Boden­ raum 9 B des Fallstromverdampfers 9 über eine Leitung 25 abgeführt, die in einer Abführungsleitung 26 für Schlempe aus dem Sumpfraum 1 S mündet. In der Leitung 26 befindet sich eine Pumpe 5, die die Schlempe in einen Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 fördert.

Die Leitung 31 mündet in einem Heizraum 10 H eines Fall­ stromverdampfers 10. Der durch die Leitung 31 von der Destillierkolonne 1 abgeführte Brüden heizt den Fall­ stromverdampfer 10 und wird im unteren Bereich des Fall­ stromverdampfers 10 als Kondensat in Form eines Alkohol- Wasser-Gemischs durch die Leitung 15 abgezogen. Aus dem Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 wird über eine Leitung 29, in der sich eine Punpe 6 befindet, Schlempe abgezogen und einem Kopfraum 10 K des Fallstromverdampfers 10 zugeführt. Von einem Bodenraum 10 B des Fallstromver­ dampfers 10 gelangt Brüden über eine Leitung 28 in den Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 und steigt dort durch die Böden 2 _n , 2 _n-1 ... 2 ₂ und 2 ₁ in deren Kopfraum 2 K auf, wobei er die in der Destillierkolonne 2 nach unten strömende Maische entalkoholisiert. Die Leitungen 29 und 28 mit der Pumpe 6 und dem Fallstromverdampfer 10 bilden einen Zwangsumlauf.

Vom Bodenraum 10 B des Fallstromverdampfers 10 wird Schlempe über eine Leitung 42 abgezogen. Diese Leitung 42 mündet in einer Leitung 30, durch die aus dem Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 Schlempe abgezogen wird, strom­ aufwärts einer in der Leitung 30 enthaltenen Pumpe 7. Die Leitung 30 mündet oberhalb eines zweituntersten Bodens 3 _n-1 in der Destillierkolonne 3.

Aus einem Sumpfraum 3 S der Destillierkolonne 3 wird über eine Leitung 34, in der sich eine Pumpe 8 befindet, Schlempe abgezogen, durch einen Heizkörper 11 geführt und durch eine Leitung 35, in der sich eine Entspannungs­ drossel 36 befindet, in den Sumpfraum 3 S zurückbefördert. Bei geeigneter Ausbildung der Leitung 35 kann die Ent­ spannungsdrossel 36 entfallen.

Auch die Leitungen 34, 35 mit der Pumpe 8, dem Heizkörper 11 und der Entspannungsdrossel 36 bilden einen Zwangsum­ lauf.

Der Heizkörper 11 wird mit Brüden geheizt, der aus dem Kopfraum 2 K der Destillierkolonne 2 über die Leitung 32 abgezogen wird, einen Heizraum 11 H des Heizkörpers 11 durchsetzt und als Kondensat in Form eines Alkohol-Wasser- Gemischs über eine Leitung 16 abgezogen wird.

Der aus der Entspannungsdrossel 36 in den Sumpfraum 3 S eintretende Brüden durchströmt die Böden 3 _n , 3 _n-1 ... 3 ₂, 3 ₁ der Destillierkolonne 1 und gelangt in deren Kopfraum 3 K, wobei er die in der Destillierkolonne 3 nach unten strö­ mende Maische entalkoholisiert.

Aus dem Kopfraum 3 K wird der alkoholhaltige Brüden über eine Leitung 33 abgezogen und durchströmt einen Konden­ sator 12, aus dem er als Kondensat, nämlich als Alkohol- Wasser-Gemisch, über eine Leitung 17 abgezogen wird.

Überdies wird aus der Destillierkolonne 3 Schlempe zwischen deren Böden 3 _n und 3 _n-1 über die Leitung 18 ab­ gezogen.

Hochkonzentrierte Schlempe wird aus dem Sumpfraum 3 S der Destillierkolonne 3 über die Leitung 19 abgeführt.

Bei der beschriebenen Anlage sind die Destillierkolonnen 1, 2, 3 in dem Sinne hintereinandergeschaltet, daß mit den Brüden der Destillierkolonnen 1 bzw. 2 die den fol­ genden Destillierkolonnen 2 bzw. 3 zugeordneten Heizkörper 10 bzw. 11, von denen der Heizkörper 10 als Fallstromver­ dampfer ausgebildet ist, beheizt werden.

Der Fallstromverdampfer 9 wird in diesem Fall mit Frisch­ dampf beheizt. Entfällt der Fallstromverdampfer 9, so wird die Destillierkolonne 1 unmittelbar - in nicht dar­ gestellter, bekannter Weise - mit Frischdampf beheizt.

Die zu behandelnde Maische wird den Destillierkolonnen 1, 2, 3 parallel über Zweigleitungen 20, 21, 22 von einer Sammelleitung 14 zugeführt.

Die Abführung des Alkohol-Wasser-Gemischs erfolgt über die Leitungen 15, 16, 17. Die Abführung der hochkonzentrierten Schlempe erfolgt über die Leitung 19 aus dem Sumpfraum 3 S der letzten Destillierkolonne 3.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 darin, daß die zugeführte Maische über die Leitung 14 vollständig in den Kopfraum 3 K der Destillierkolonne 3 gelangt und beispielsweise ²/₃ dieser Maische aus der Destillierkolonne 3 zwischen deren ersten Boden 3 ₁ und deren zweiten Boden 3 ₂ über eine Lei­ tung 37 in den Kopfraum 2 K der Destillierkolonne 2 beför­ dert wird. Nur ¹/₃ der Maische, die in den Kopfraum 3 K eingeführt wurde, durchströmt somit den Boden 3 ₂.

Etwa die Hälfte der Maische, die in den Kopfraum 2 K ge­ langt, wird zwischen dem Boden 2 ₁ und dem Boden 2 ₂ der Destillierkolonne 2 abgezogen und gelangt über eine Lei­ tung 38 in den Kopfraum 1 K der Destillierkolonne 1. Die verbleibende Hälfte der in den Kopfraum 2 K eingeführten Maische durchströmt den Boden 2 ₂.

Bei der Ausführungsform der Anlage nach Fig. 2 ist be­ sonders berücksichtigt, daß die über die Leitung 14 zu­ geführte Maische Inertgase, wie Kohlendioxid oder Luft, enthält, die bei der Destillation frei werden und den Wärmeübergang bei der Kondensation behindern.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden fast alle Inertgase in der Destillierkolonne 3 frei und gelangen in den durch die Leitung 33 abgeführten Brüden. Der Kon­ densator 12 ist ohne Schwierigkeit so auszubilden, daß er den Brüden vollständig kondensiert, ohne dabei be­ trächtlich durch die Inertgase behindert zu werden. Die Maische, die über die Leitung 37 in die Destillierkolonne 2 gelangt, enthält nur noch wenig restliches Inertgas. Dieses restliche Inertgas gelangt mit den Brüden über die Leitung 32 in den Heizkörper 11 und behindert dort die Kondensation des Brüdens fast nicht.

Die der Destillierkolonne 1 über die Leitung 38 zugeführte Maische ist praktisch inertgasfrei, was zur Folge hat, daß die Konstruktion des Fallstromverdampfers 10 besonders einfach wird, da der Brüden, der dem Fallstromverdampfer 10 über die Leitung 31 zugeführt wird und im Fallstromver­ dampfer 10 kondensiert wird, praktisch kein Inertgas enthält.

Die Ausführungsform der Anlage nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 darin, daß die Zweigleitungen 20, 21, 22 nicht in den Kopfräumen 1 K, 2 K, 3 K der Destillierkolonnen 1, 2, 3 münden, sondern zwischen deren Böden, symbolisiert durch 1 _i , 2 _k , 3 _l .

Andererseits wird von den Leitungen 15, 16, 17 über Lei­ tungen 39, 40, 41 ein Alkohol-Wasser-Gemisch abgezogen und in die Kopfräume 1 K, 2 K und 3 K eingeführt. Dadurch erhält man im Ergebnis eine erhöhte Alkoholkonzentration in dem durch die Leitungen 15, 16, 17 abgeführten Alkohol- Wasser-Gemisch.

Besonders bemerkenswert ist für alle Ausführungsformen, daß die Abführung der Schlempe aus derjenigen Destillier­ kolonne, nämlich der Destillierkolonne 3, erfolgt, in der der niedrigste Druck p ₃ herrscht und damit die niedrigste Temperatur. Somit kann die Verkrustung in dem Heizkörper 11 besonders niedrig gehalten werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Entzug eines Alkohol-Wasser-Gemisches aus alkoholhaltiger Maische mittels wenigstens einer einen Kopfraum (3 K), einen Sumpfraum (3 S) und mehreren Böden (3 ₁ . . . 3 _n ) aufweisenden Destillierkolonne (3), der über einem oberen Boden (3 ₁) Maische zugeführt wird, von der aus dem Sumpfraum (3 S) Schlempe abgeführt wird und der aus dem Kopfraum (3 K) alkoholhaltiger Brüden einem Kondensator (12) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich in einem unteren Bereich des Sumpfraums (3 S) sammelnder Anteil der Schlempe über eine eine Pumpe (8) und einen Heizkörper (11) enthaltende Zwangsumlaufleitung (34, 35) in einem oberen Bereich des Sumpfraums (3 S) zurückgeführt wird und dabei teilweise verdampft und daß hochkonzentrierte Schlempe aus dem Sumpfraum (3 S) der Destillierkolonne (3) und weniger konzentrierte Schlempe aus der Destillierkolonne (3) zwischen deren untersten Böden (3 _n , 3 _n-1) abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsumlaufleitung (34, 35) eine Entspannungsdrossel (36) enthält, aus der die Schlempe in den Sumpfraum (3 S) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (11) in der Zwangsumlaufleitung (34, 35) mit Brüden aus einer vorgeschalteten zweiten Destillierkolonne (2) geheizt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem oberen Boden (2₁) der vorgeschalteten zweiten Destillierkolonne (2) Maische zugeführt wird und daß aus dem Sumpfraum (2 S) dieser Destillierkolonne (2) Schlempe einem unteren Boden (3 _n-1) der ersten Destillierkolonne (3) zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem oberen Boden (1₁) einer der zweiten Destillierkolonne (2) vorgeschalteten dritten Destillierkolonne (1) Maische zugeführt wird, daß aus dem Sumpfraum (1 S) dieser Destillierkolonne (1) Schlempe dem Sumpfraum (2 S) der zweiten Destillierkolonne (2) zugeführt wird und daß aus dem Kopfraum (1 K) der dritten Destillierkolonne (1) Brüden einem Heizraum (10 H) eines Fallstromverdampfers (10) in einer Zwangsumlaufleitung (28, 29) zwischen einem unteren Bereich und einem oberen Bereich des Sumpfraums (2 S) der zweiten Destillierkolonne (2) zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Bodenraum (10 B) des Fallstromverdampfers (10) Brüden dem Sumpfraum (2 S) der zweiten Destillierkolonne (2) und Schlempe einem unteren Boden (3 _n-1) der ersten Destillierkolonne (3) zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Sumpfraum (1 S) der dritten Destillierkolonne (1) Schlempe dem Kopfraum (9 K) eines mit Frischdampf beheizten Fallstromverdampfers (9) zugeführt wird und daß vom Bodenraum (9 B) dieses Fallstromverdampfers (9) Brüden dem Sumpfraum (1 S) der dritten Destillierkolonne (1) und Schlempe dem Sumpfraum (2 S) der zweiten Destillierkolonne (2) zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Maische wenigstens einer vorgeschalteten Destillierkolonne (1, 2) von einem unter dem obersten Boden (3₁ bzw. 2₁) liegenden Boden (3₂ bzw. 2₂) einer folgenden Destillierkolonne (2 bzw. 3) zugeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil eines von wenigstens einer Destillierkolonne (1, 2, 3) abgeführten alkoholhaltigen Brüdenkondensats dem Kopfraum (1 K, 2 K, 3 K) der der Abführstelle vorangehenden Destillierkolonne (1, 2, 3) zugeführt wird.