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Verfahren zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen.
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Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von FlüssigkeitsgeIazischen,
deren einzelne Bestandteile bei verschiedenen Temperaturen sieden, die sogenannte
fraktionierte Destillation, und eine besondere Vorrichtung zur Ausführung dieses
Verfahrens.
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Bisher wurde die fraktionierte Destillationi n der weise vorgenommen,
daß in einer sogenannten Sieb- oder Glockenkolonne im Gegenstrom zu dem herabfließenden
Flüssigkeitsgemisch das entsprechende Dampfgemisch durch das Flüssigkeitsgemisch
hindurchgeleitet wurde, wobei eine Anreicherung der einzelnen Bestandteile durch
eine Trennung des Flüssigkeitsgemi sches erreicht wurde. Dies Verfahren arbeitet
bei den gebräuchliiden Sieb- oder Glockenkolonnen nur bei solchen Flüssigkeitsgemischen
befriedigend, welche eine Siedepunktsdifferenz der einzelnen Bestandteile des Gemisches
von 30 und mehr Graden besitzen (Äther, ethyl, Methvlalkohol, Aceton einerseits,
mit Wasser andererseits). Die l~rsache, weshalb bei Flüssigkeitsgemischen die Trennung
der einzelnen Bestandteile nach dem bisherigen Verfahren versagt, wenn die Siedepunkte
der einzelnen Bestandteile des Gemisches eine geringere Differenz als 300 besitzen,
liegt darin, daß bei der geringen Temperaturdifrerenz zwischen dem herabrieselnden
Flüssigkeitsgemisch und dem aufsteigenden Dampfgemisch eine zu geringe Kondensation
der aufsteigenden Dämpfe stattfindet, und daß infolgedessen eine zu geringe Anreicherung
des Rücklaufes mit den höher sidenden Flüssigkeitsbestan dteilen eintritt. Ist im
Grenzfalle die Temperaturdifferenz zwischen den Dämpfen und dem herabrieselnden
Flüssigkeitsgemisch gleich Null, so gehen die Dämpfe unverändert durch die auf den
Böden der Rektifizierkolonne befindliche rücklaufende Flüssigkeit hindurch.
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Die Wirkung des Verfahrens ist demnach abhängig von der Temperaturdifferenz.
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Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, durch ein geeignetes
Verfahren und geeignete Vorrichtungen zur Ausführung dieses Verfahrens die Temperaturdifferenz
zwischen den Dämpfen und dem Flüssigkeitsgemisch zu vergrößern.
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Leitet man nämlich Wasserdampf von 1000 durch Wasser von 100°, so
geht der Wasserdampf unverändert durch das Wasser.
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Bringt man das Wasser von I00° unter einen Druck von beispielsweise
1 Atm. und komprimiert den Wasserdampf von I00° (naturgemäß wird dessen Temperatur
hierbei erhöht) auch auf 1 Atm., so findet beim Durchleiten, des Dampfes durch das
Wasser eine völlige Kondensation statt (eine genügend große Wassermenge vorausgesetzt).
Wird das Wasser, dessen Temperatur auch über I00° gestiegen ist, nunmehr vom Druck
entlastet, so erhält man unter Freiwerden der bei der Kompression des Dampfes geleisteten
Arbeit die eingeleitete Dampfmenge wieder; wird die WasserITlenge aber im Verhältnis
zur Dampfmenge sehr groß gewählt, so genügt eine geringe Druckerhöhung, etwa 112
m Wassersäule, um eine volle Kondensation des Dampfes zu ermöglichen.
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Wird nun an Stelle des Wassers elin Flüssigkeitsgemisch angewendet,
dessen einzelne Bestandteile bei verschiedenen Temperaturen sieden, und wird ein
entsprechendes Dampfgemisch eingeführt, wobei gemäß dem vorheschriebenen Wasserbeispiel
der Druck des Flüssigkeits- und Dampfgemisches erhöht wird, so wird das Dampfgemisch
kondensieren, und bei nachfolgender Druckentlastung wird das nunmehr entstehende
Dampfgemisch reicher an den leichter siedenden Flüssigkeitsbestandteilen sein und
umgekehrt das Flüssigkeitsgemisch reicher an den schwer siedenden Bestandteilen.
Durch mehrmaliges Wiederholen dieses Verfahrens erhält man eine Rektifikationswirkung,
welche fast unabhängig von der Siedepunktsdifferenz der einzelnen Bestandteile des
Flüssigkeitsgemisches ist.
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Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
in teilweisem Schnitt und teilweiser Ansicht dargestellt.
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Abb. 1 zeigt eine Rektifizierkolonne im Schnitt mit dazugehörigen
Apparaten und den Rohrverbindungen in Ansicht,
Abb. 2 zeigt in vergrößertem
Maßstab einen Schnitt durch eine Hälfte eines Kolonnenbodens.
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Auf der Zeichnung bedeutet B die Rektifizierkolonne, A die sogenannte
Destillierblase, C und C2 die Kühler, von denen der erstere zur Füllung und zum
Gefüllthalten der Kolonne mit Kondensat, der letztere zur Aufnahme des Fertigproduktes
dient. Mit G ist eine durch die Kolonne laufendeWelle bezelichnet, auf derSchleuderräderF
sitzen. D bezeichnet Verbindungsröhren, die von einem Boden der Kolonne nach den
nächsten darunterliegenden führen. Mit E sind Öffnungen auf der Rückseite der Schaufelräder
bezeichnet, und mit J Trennungsböden, in denen sich an geeigneter Stelle Öffnungen
H befinden.
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Der Vorgang ist kurz folgender: Das aus der Blase A kommende Dampfgemisch
geht durch die Kolonne hindurch und wird in dem Kühler C1 kondensiert. Von dort
läuft das Kondensat in die oberste Zelle der Kolonne, um durch die Verbindungsröhren
D in die weiter unten liegenden Zellen zu gelangen und diese bis zum obersten Rande
der Verbindungsröhren D anzufüllen.
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Durch das herabrieselnde Flüssigkeitsgemisch werden die von der Blase
kommenden Dämpfe nach oben hindurchgeführt. Bei der vorliegenden Vorrichtung werden
die Schleuderräder F mittels der gemeinsamen Welle G von einer Antriebsvorrichtung
aus, die auf der Zeichnung nicht dargestellt ist, in Umlauf versetzt. Das Flüssigkeitsgemisch
läuft nahe der Achse in die Eintrittsöffnungen der Schleuderräder und wird unter
Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes nach der Peripherie jeder einzelnen Zelle der Kolonne
ausgeschleudert.
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Dabei wird in jeder Zelle durch die Öffnungen E das Dampfgemisch in
die Flüssigkeit hineingesaugt und unter Erhöhung des Druckes ebenfalls ausgeschleudert.
Dadurch tritt eine.
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Kondensation des Dampfgemisches ein. Das zwischen den Böden J aufgestaute
Flüssigkeitsgemisch tritt durch die Öffnung H des oberen Bodens 1 aus, wobei'es
vom Druck entspannt wird und eine Wiederverdampfung eines entsprechenden Teiles
des Flüssigkeitsgemisches eintritt. Dieser Vorgang wiederholt sich von Zelle zu
Zelle in der Rektifizierkolonne.
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Das vorstehend angemeldete und in seiner Anwendung auf die Rektifizierkolonne
beschriebene Verfahren läßt sich auch bei der Absorption von Gasen durch Flüssigkeiten
anwenden, und zwar in der Weise, daß die zu absorbierenden Gase durch die in den
einzelnen Zellen der Kolonnen befindlichen Flüssigkeitssäulen im Gegenstrom und
unter Druckerhöhung hindurchgeleitet und jeweils wieder vom Druck entlastet weren.