DE429601C - Anlage zur Destillation fester oder fluessiger Stoffe durch ueberhitzten Dampf - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1926

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 429601 KLASSE 10 a GRUPPE 24

(D 43662 VI\ioa)

Henri Dupuy in Paris.

Anlage zur Destillation fester oder flüssiger Stoffe durch überhitzten Dampf. Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Mai 1923 ab.

Für Anspruch ι dieser Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni iqii die Priorität iiuf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 30. Mai 1922 beansprucht.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage zur Destillation fester oder flüssiger Stoffe durch überhitzten Dampf, der die zu behandelnde Masse durchströmt und die Destillationsprodukte mit sich fortführt. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die

Dampf- und Destillatabteilung des Destillationsraumes über einen Einspritzkondensator mit Abzugvorrichtung für die hier niedergeschlagenen Destillate und einen Ventilator sowie beliebige Vorwärme- und Überhitzungseinrichtungen in den Destillations-

raum zurückkehrt. Zwischen Einspritzkondensator und Ventilator ist eine regelbar zu einem Endkondensator führende Abzweigung vorgesehen. Es wird in den Einspritzkondensator nur so viel zerstäubtes Wasser eingeführt, daß der noch überhitzte Dampf dadurch gesättigt wird.

Im Sinne weiterer Erfindung wird ein

kleiner Hilfskessel durch die Abwärme des

ίο Überhitzers beheizt, der den notwendigen Dampf liefert, falls in der Hauptleitung Unterdruck auftritt.

Die neue Anlage kann besonders für die Destillation von Kohle oder Preßkohle Verwendung finden.

Auf beiliegender Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Abb. ι schematisch die ganze Einrichtung, Abb. 2 einen senkrechten Schnitt einer Ausführungsart des Ofens in vertikaler Anordnung,

Abb. 3 die schaubildliche Ansicht eines der Kästen für den Ofen nach Abb. 1. Der Ofen α wird mit dem zu destillierenden Stoff gefüllt und die Destillation unter Einwirkung eines Stromes von überhitztem Wasserdampf, der im Überhitzer e hergestellt wird, durchgeführt. Der Dampf streicht durch den Ofen α, nimmt die flüchtigen Bestandteile des Destillationsgutes mit und kühlt sich bis auf etwa 250⁰ ab. Die vom Wasserdampf mitgenommenen Destillationsprodukte werden zum größeren Teil bei f durch das fein verteilte Wasser kondensiert, das durch ein Rohr §■ fließt und an der Scheibe Λ fein verteilt wird. Im unteren Teil der Kammer b sammelt sich bei i die Hauptmenge der niedergeschlagenen Bestandteile. Wenn der in die Kammer b eintretende fein verteilte Wasserstrahl genügend Wasser liefert, um den umlaufenden überhitzten Dampf zu sättigen, so fällt die Temperatur überall bis auf ioo°, und es werden alle kondensierbaren Stoffe, die bei dieser Temperatur flüssig werden, im unteren Teil der Kammer b ausgeschieden.

Die Produkte, die in der Kammer b nicht destilliert wurden, entweichen durch die Rohrleitung j, in der ein Saugventilator c sitzt. Unterhalb dieser Rohrleitung ist vor dem Ventilator c ein Abzweig k angebracht, der mit einem Steuerventil I versehen ist und in einen Kühlkondensator m mündet. In % werden die verdichteten Stoffe und das Wasser gesammelt, während die niichtkondensierbaren Gase durch 0 entweichen. Der innere Druck in der Leitung hat die Neigung, immer höher zu werden, weil die Destillationsgase und der in der Kammer b gebildete Wasserdampf zu den schon anfangs vorhandenen Gasmengen hinzukommen. Dadurch bildet sich eine von der Zweigleitung k nach dem Kondensator in gerichtete Strömung, die mittels des Ventilators /je nach der Größe des Innnendruckes geregelt werden kann. Die in der Kondensationskammer b nicht aufgefangenen flüchtigen Bestandteile und die nicht verdichteten Gase gelangen schließlich nach dem Kondensator m, und zwar um so rascher, je mehr sich entwickeln.

Die durch den Ventilator angesaugte, abgekühlte Dampfmenge geht durch den Kühler d, in den auch die vom Ofen α kommenden Destillate eintreten. Der Dampf erhitzt sich bei der Berührung mit diesen Stoffen wieder und entnimmt ihnen den größten Teil der in ihnen vorhandenen Wärme, er strömt dann in den Überhitzer e, wo er seine Anfangstemperatur wiedererhält.

Es ist ersichtlich, daß bei einer Rückgewinnung der im Destillationsgut enthaltenen Wärmemenge eine praktisch sehr geringe Brennstoffmenge genügt, um den Überhitzer e zu beheizen. Anderseits ist infolge der doppelten, nacheinander erfolgenden Kondensation der Destillationsprodukte eine vollkommene Gewinnung derselben möglich.

Die soeben beschriebene Einrichtung ist zur Behandlung von Stücken- oder Preßkohle durch Wasserdampf bestimmt. Es könnten aber selbstverständlich auch andere Ausgangsmaterialien und ein anderes Gas verwendet werden. Der in b erzeugte Wasserdampf unterstützt die im Kreislauf befindliche Masse des ursprünglich verwendeten Gases. Wenn die Destillationsprodukte auf einmal vollkommen kondensiert werden können, ist der Behälter b entbehrlich. Bei Verwendung eines beliebigen Gases muß die Leitung mit einem Gasbehälter verbunden werden.

Bei def Verwendung von Wasserdampf kann seine latente Ver dampf ungs war me in einem geeigneten Kessel, z. B. dem Typ Prache-Buillon, zurückgewonnen werden.

Statt der getrennten Anwendung eines Ofens α und eines Kühlers d könnte auch ein Kasten mit mehreren Öffnungen verwendet werden. Die zu destillierenden Stoffe würden in einem Behälter untergebracht, in dem zuerst das überhitzte Gas und dann das abgekühlte Gas eingeführt würde.

Bei der Ausführungsform des Ofens nach Abb. 2 wild das Destillationsgut zuerst in Kästen α von rechteckigem Querschnitt mit oberer öffnung und mit vollen Seitenwänden eingefüllt. Die anderen Wände sind auf ihrer oberen Hälfte gitterartig durchbrochen (siehe Abb. 3).

Eine nicht vollständig bis zum Boden rei-

chende Mittel wand c¹ unterteilt jeden Kasten in zwei Abteilungen, wobei im unteren Teil ein Rohr c² liegt.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 dient der 5 obere Teil des Ofens zur Durchführung der Destillation, der untere Teil der Wiedergewinnung der Wärme und zur Abkühlung der Destillationsprodukte. Der ganze Ofen wird von oben nach unten von einer Art Kamin durchsetzt, in dem die Kästen mit eingefülltem Destillationsgut übereinanderstehen. Nach der Ausführungsform der Abb. 2 sind zwei Kästen a¹ und a² angenommen, deren Inhalt noch nicht destilliert ist.

Unter diesen befinden sich drei Kästen α^Ά, α⁴ und α⁵, deren Inhalt gerade destilliert wird, während drei weitere Kästen a^a, a⁷ und a^s eben abgekühlt werden und ein letzter Kasten a° unten auf einem Wagen χ außerhalb des Arbeitsvorganges im Ofen fortgebracht wird.

Die vergaste Flüssigkeit aus dem Überhitzer tritt durch die wagerechte Rohrleitung e¹ ein, bestreicht den Stoff, der im Kasten a^r' eingefüllt ist, geht durch die Leitung e² durch den Kasten α⁴, die Leitung e^s und den Kasten a³ und tritt durch das Rohr e* aus. Das Destillationsmittel tritt durch das Rohr e⁵ wieder ein und durchläuft den Kasten a^s, die Leitung e^R, den Kasten a⁴, die Leitung e~, den Kasten a" und das Rohr e^s. Die vollen Teile d¹ des Ofens entsprechen den vollen S ei ten wan düngen der Kästen derart, daß sie dem Durchgang der Gase einen größeren Widerstand entgegensetzen als der ist, den das Gas beim Durchgang durch die gitterartigen Kästen finden würde. Der Widerstand hängt für einen bestimmten Fall ab von der Länge der Abdichtung an diesen Stellen und kann groß genug sein, um die Gase abzusperren. Für die Arbeit des Ofens kommt es auf diesen Punkt micht an, dagegen ist am oberen Teil des Ofens zwischen den beiden Arbeitszonen und am unteren Teil, an der Stelle, wo die Kästen aus dem Ofen entnommen werden, auf diesen Umstand besonders zu achten. Zur Erhöhung der Sicherheit könnte eine besondere Dichtungsvorrichtung verwendet werden, die beispielsweise durch eine Handkurbel und ! Exzenterstange h¹ betätigt würde. Die Dich- j tungsteile, die mit einem Belag von Asbest h², j h³ und h⁴ versehen sein können, werden zum ! Anliegen an die Kästen gebracht, wenn diese ihre richtige Stellung im Ofen einnehmen. Man könnte zwischen beiden Zonen auch einen ringförmigen Raum p anordnen, der \ durch eine Rohrleitung p¹ mit dem Kessel 2 ' zur Rückgewinnung der Ofenwärme verbunden ist. Der Dampf, der an der mittleren Dichtungsstelle entweichen will, wird nach oben oder unten steigen und ohne Beeinträchtigung des Arbeitsvorganges sich in die betreffende Strömung einordnen, ohne die Trennung der beiden Ströme zu beeinflussen. Im Bodenteil des Ofens ist eine Hebevorrichtung q vorhanden, die in regelmäßigen Zwischenräumen alle Kästen aufzuehmen hat. Unten im Kasten α sitzen Rohre r, die zur Aufnahme von Stangen c^s dienen und den untersten Kasten dadurch auf dem kleinen Wagen χ festhalten. Ein Kran x¹ beliebiger Art dient zum Hochziehen der gefüllten Kästen.

Die Rohrleitungen A und D münden in die Rohrstücke c¹ und e^s, die mit dem Ende des Überhitzers c verbunden sind. Die Leitung.Z? ist einerseits an das Rohrstück c* angeschlossen, steht auf der anderen Seite mit dem Apparat e, beispielsweise einer Pumpe, in Verbindung, durch die die Bewegung der Gasmasse unterhalten wird. Die Leitung c, die mit dem Rohrstück e⁴ verbunden ist, mündet in die Kondensatoren für die Destillationsprodukte. Diese bestehen aus den Konden- sationskammern b¹ und b² mit Wasserzerstäubern, ähnlich wie bei der Ausführungs- ■ form nach Abb. 1. Bei der Ausführung nach Abb. 2 können die Kondensationskammern b¹ und b² zweckmäßig aus Zylindern bestehen, go die mit geeignetem Füllmaterial, wie kurzen Metallrohren, Ringen o. dgl., ausgefüllt sind und über die das durch die Leitung g eingespritzte Wasser fließt. Es herrscht ein lebhafter Wärmeaustausch, weil der Durchgang für die Gase vollkommen frei bleibt. Die verdichteten Produkte fließen nach den Teerabscheidern f¹ und f², die beliebige Bauart haben können, beispielsweise nach System Pelouze. Die Kondensationsprodukte sammein sich bei i¹ und i². Der letzte Teerabscheider ist durch eine Leitung/ mit dem Apparat c verbunden. Die nach Eintritt des Wassers vorhandene Temperatur schwankt mit der zugefügten Wassermenge. Man kann durch Verwendung einer Reihe hintereinandergestellter Apparate b¹, /\ b², f² leicht eine fraktionierte Trennung der Destillationsprodukte erzielen und kann beispielsweise die öligen Kondensate der Kohle bei den Temperaturen 230⁰, 170⁰ und iio° fraktionieren, indem man die Gase nacheinander in Sättigungsbehälter und Entleerungseinrichtungen einführt, die auf entsprechende Temperaturen gehalten sind.

Bei der fraktionierten Abkühlung und Teerabscheidung zwischen der Austrittstemperatur aus der Verkokungskammer und ioo° werden die Ausgaben für Brennstoffe gespart, die für die weitere Destillation des Teeres aufgewandt werden müßten. In der gleichen Weise kann das Ammoniakgas aus

dem Ammoniakwasser in der Leitung k ausgeschieden werden. Die Einrichtung nach Abb. 2 wirkt wie folgt:

Die Rohrleitung A wird von dem für die Destillation erforderlichen Gas durchströmt, das aus dem Überhitzer α mit der für die Destillation höchst zulässigen Temperatur austritt. Das Destillationsmittel strömt dann durch die Kästen α⁵, α⁴ und α³ in der Destillationszone, hierauf durch den Kanal C und die stufenweise übereinander angeordneten Kondensatoren fr¹ und b~, in die Wasser einfließt, und dann in die Teerabscheider f¹, f², um in den Ventilator c zu kommen. Ein Teil des Destillatiionsmittels tritt dann in die Abzugslejtung k und in den Kondensator über, während der Rest durch die Rohrleitungen B in die Kästen a^s, a~ und α⁶ strömt, die an verschiedenen Stellen der Abkühlungszone stehen und die in den Destillationsprodukten enthaltene Wärme abgeben. Hierauf strömt das Destillationsmittel durch die Rohrleitung Ό wieder nach dem Überhitzer e zurück, um wieder neue Wärme aufzunehmen, um in die Rohrleitung ./4 im Ofen eingeführt wer-• den zu können. Selbstverständlich müssen die im Ofen aufeinandersitzenden Kästen jeweils iim richtigen Moment um eine Kastenhöhe gesenkt werden, damit ein neuer Kasten,

z. B. σ², in die Destillationszone, ein anderer, ar, in die Abkühlungszone und ein dritter, α⁸, auf den Wagen kommen, nachdem der Kasten a° mit seinem gekühlten Inhalt entfernt ist. Der Kasten a⁸ kann ohne Explosionsgefahr aus dem Ofen entfernt werden, da er bis auf ioo° abgekühlt ist. Zur Vermeidung etwaiger Gefahren aus zu großen Druckschwankungen ist auf dem Rohrteil D nahe beim Überhitzer ein Behälters, der in einen Wasserbehälter 1 eintaucht, angebracht. Der obere Teil des Behälters 1 ist dauernd mit einem kleinen Kessel 2 auf dem Überhitzer verbunden, der durch dessen Abwärme in einfacher Weise beheizt ist. Ein empfindliches Ventil auf dem Kessel 2 sorgt für die Begrenzung des Höchstdruckes auf den Atmosphärendruck. Entsteht eine Drucksteigerung in der geschlossenen Rohrleitung für das Destillationsmittel, so wird der Wasserverschluß im Behälter 1 überwunden, und der Dampf strömt nach dem Kessel 2 über und entweicht in die Außenluft. Bildet sich dagegen ein Unterdruck, so steigt die Wassersäule im Füllraum 2 hoch, und der Dampf aus dem Kessel 2 strömt sofort in die Leitung und stellt den richtigen Druck wieder her. Das im Kessel enthaltene Wasser verdampft um so stärker, je größer der Unterdruck tin der Leitung wird. Es ist selbstverständlich, daß die gesamte Einrichtung mit ihren Einzelteilen und die Rohrleitung möglichst gut gegen Wärmeverluste zu schützen ist.

Die beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die mögliche Gestaltung des Ofens im Sinne der Erfindung dar, die auch in anderer Weise verwirklicht werden kann.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Anlage zur Destillation fester oder flüssiger Stoffe durch überhitzten Dampf, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfund Destillatabteilung des Destillationsraumes über einen Einspritzkondensator mit Abzugvorrichtung für die hier niedergeschlagenen Destillate und einen Ventilator o. dgl. sowie beliebige Vorwärme- und Überhitzungseinrichtungen in den Destillationsraum zurückkehrt und zwischen Einspritzkondensator und Ventilator eine regelbar zu einem Endkondensator führende Abzweigung hat. Dabei wird aber in den Einspritzkondensator nur so viel zerstäubtes Wasser eingeführt, daß der noch überhitzte Dampf dadurch gesättigt wird.

2. Destillationsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Hilfskessel, der durch die Abwärme des Überhitzers beheizt wird, den notwendigen Dampf liefert, falls in der Hauptleitung Unterdruck auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.