DE4426177A1 - Kurzweg-Destillator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurzweg-Destillator mit einem Behälter, in dem sich im wesentlich vertikal angeordnet Verdampfer- und Kondensationsflächen befinden und der mit Anschlüssen für die Vakuumerzeugung, Produkt­ einspeisung, Destillataustrag und Rückstandsaustrag aus­ gerüstet ist.

In Kurzweg-Destillatoren können Stoffgemische unter sehr niedrigen Drücken und damit bei sehr geringen Verdampfungs­ temperaturen destilliert werden. Auch ist die Verweilzeit im Apparat kurz (einige Sekunden bis zu maximal einer Minute). Die Kurzweg-Molekulardestillation stellt die schonenste Art dar, Stoffgemische destillativ zu trennen.

Der Nachteil des Kurzweg-Destillationsprinzips ist die geringe Trennfähigkeit. Die Anzahl der theoretischen Trennstufen liegt üblicherweise zwischen 1 und 2 (abhängig von Trennfaktoren und Schnittverhältnis). Um diesen Nach­ teil zu kompensieren, ist es bekannt, mit Hilfe von zwei separaten Kurzweg-Destillatoren zweistufig zu destillieren.

Hierbei wird im ersten Destillator die leichtflüchtige Fraktion nur teilweise abdestilliert, so daß das Destillat die gewünschte Reinheit aufweist. Würde man "tiefer" schnei­ den, so stiege die Konzentration der schwererflüchtigen Fraktion im Destillat an. Der Rückstand aus dem ersten Destillationsschritt wird im zweiten Destillator einem zweiten Destillationsschritt unterworfen, um alle Rest­ bestandteile der leichtflüchtigen Fraktion aus diesem Rückstand abzutrennen. Das beim zweiten Destillations­ schritt gewonnene Destillat weist keine besonderen Rein­ heitsmerkmale auf. Es wird deshalb zurückgeführt in die Einspeiseleitung zum ersten Destillator.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zweistufige Destillation zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß den Kondensationsflächen neben dem unteren Kondensat­ sammelraum mindestens eine weitere Kondensatsammeltasse zugeordnet ist, in welcher das am oberhalb der Tasse befindlichen Abschnitt der Kondensationsflächen konden­ sierte Destillat gesammelt wird, und daß die zusätzliche Kondensatsammeltasse mit einer separaten Destillataus­ tragsleitung ausgerüstet ist. Mit einem in dieser Weise ausgebildeten Kurzweg-Destillator kann eine zweistufige oder - im Falle des Vorhandenseins mehrerer zusätzlicher Kondensatsammeltassen - sogar eine mehrstufige Kurzweg- Molekulardestillation durchgeführt werden. Es ist nicht mehr erforderlich, bei der zwei- oder mehrstufigen Destilla­ tion zwei oder mehr separate Kurzweg-Destillatoren ein­ setzen zu müssen. Dadurch ergibt sich der Vorteil gerin­ gerer Investitions- und Betriebskosten.

Ist nur eine zusätzliche Kondensatsammeltasse vorhanden, dann definiert die Lage der Tasse die erste und die zweite Stufe eines zweistufigen Destillationsprozesses. Das aus der zweiten Stufe gewonnene Destillat wird im Kreis gefahren und hat Einfluß auf die Zusammensetzung des Stoffgemisches, das in die erste Destillationsstufe gepumpt wird. Bei geeigneter Parameterwahl kann der Anteil an leichtflüchtiger Fraktion erhöht werden, was einen positiven Einfluß auf die Zusammensetzung des Destillats aus der ersten Stufe hat. Die Reinheit des Destillats steigt an mit erhöhtem Anteil an leicht­ flüchtiger Fraktion im zugeführten Stoffgemisch.

Um geeignete Parameter wählen zu können, ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig, dem oberhalb der zusätzlichen Tasse befindlichen Abschnitt der Kondensationsflächen einen separat temperierbaren Abschnitt der Verdampferflächen zuzuordnen. Eine weitere Möglichkeit, Einfluß auf die zu wählenden Parameter zu nehmen, besteht darin, die zusätzliche Kondensatsammel­ tasse in der Höhe verschiebbar anzuordnen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Aus­ führungsbeispielen erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform für einen Kurzweg- Destillator 1 mit einem Behälter 2 und einem vertikalen, doppelwandig ausgebildeten Wandabschnitt 3, der mit einem Zufluß 4 und einem Abfluß 5 für ein Heizmedium ausgerüstet ist. Die Innenseite des doppelwandig ausgebildeten Wandab­ schnittes 3 bildet die Verdampferfläche 6, der von oben über die Produkteinspeisung 7 das zu destillierende Stoff­ gemisch zugeführt wird. Im Inneren des Behälters 2 be­ findet sich weiterhin der Kondensator 8, der als gekühltes Rohrsystem ausgebildet ist. Die Außenflächen des Rohrsystems bilden die Kondensationsflächen 9. Anschlüsse für die Vakuumerzeugung, für den Rückstandsaustrag und für einen Destillataustrag sind mit 11, 12 bzw. 13 bezeichnet. Während des Betriebs des dargestellten Kurzweg-Destillators gelangen die flüchtigen und kondensierbaren Anteile des zu destillie­ renden Stoffgemisches zum Kondensator 8 (Pfeil 14) und werden dort kondensiert. Nicht kondensierbare Gase werden über den Vakuumanschluß 11 abgesaugt.

Erfindungsgemäß ist der Kondensator 8 des Kurzweg-Destilla­ tors 1 nach Fig. 1 mit einer zusätzlichen Kondensatsammel­ tasse 16 ausgerüstet. Sie teilt den Kondensator 8 in einen oberen Abschnitt 17 und in einen unteren Abschnitt 18. Das Kondensat des oberen Abschnittes 17 des Kondensators 8 ge­ langt in die Tasse 16 und wird über die separate Destillat­ austragsleitung 19 und den Destillataustragsstutzen 20 aus­ geschleust. Das Kondensat des unteren Abschnittes 8 wird durch den Destillataustragsstutzen 13 ausgeschleust. Bei einem zweistufigen Betrieb des dargestellten Kurzweg- Destillators wird das Destillat des unteren Abschnittes 18 des Kondensators 8 im Kreislauf gefahren, in dem es der Produkteinspeisung 7 wieder zugeführt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 umfaßt der Behälter 2 ein Verdampferrohr, dessen Innenseite die Verdampfer­ flächen 6 (bzw. 6′, 6′′) bilden. Das zu destillierende Stoffgemisch wird über die Produkteinspeisung 7 von oben zugeführt und durch ein Wischsystem 22 als dünner Film auf der Verdampferfläche 6 verteilt. Aufgrund der Schwer­ kraft strömt das Stoffgemisch nach unten und wird kon­ tinuierlich durch das Wischsystem 22 umgewälzt. Die leicht­ flüchtigen Stoffgemischanteile verdampfen und treffen auf den in geringer Entfernung angeordneten, innenliegenden Kondensator 8. Die nicht verdampften Stoffgemischanteile verlassen den Apparat über den Rückstandsaustragsstutzen 12. Gase und Dampfanteile, die nicht am Kondensator 8 konden­ sieren, werden am unteren Ende des Kurzweg-Destillators 1 über den Vakuumstutzen 11 abgesaugt.

Etwa auf halber Höhe des Kondensators 8 ist erfindungs­ gemäß die zusätzliche Kondensatsammeltasse 16 vorgesehen. Sie fängt das Kondensat des oberen Abschnittes 17 des Kondensators 18 auf. Dieses wird über die Leitung 19 und den Anschlußstutzen 20 ausgetragen. Das am unteren Ab­ schnitt 18 des Kondensators 8 kondensierende Destillat wird über den Anschlußstutzen 13 ausgetragen und - bei zweistufigem Betrieb - der Produkteinspeisung 7 wieder zugeführt (gestrichelt dargestellte Leitung 24).

Entsprechend der Höhe der Abschnitte 17 und 18 des Konden­ sators 8 ist auch der üblicherweise durchgehende Heiz­ mantel aufgeteilt. Zwei separate doppelwandige Wandungs­ abschnitte 3′ und 3′ sind vorgesehen, deren Innenflächen damit separat temperierbare Verdampferflächen 6′, 6′′ bilden. Während des Betriebs des beschriebenen Kurzweg-Destillators gelangen auch die nicht kondensierenden Gase und Dampf­ anteile in den Bereich des Kondensators 8, der als Rohr­ bündel mit vertikal verlaufenden Rohren ausgebildet ist. Um zu verhindern, daß die abwärts zum Anschlußstutzen 11 strömenden, nicht kondensierbaren Gasanteile den Bereich des Rohrbündels verlassen, ist es zweckmäßig, die Kondensat­ sammeltasse 16 mit einer oder mehreren Öffnungen 23 auszu­ rüsten. Ein Beispiel für eine derartige Öffnung 23 ist schematisch angedeutet. Sie wird von einem den Boden der Kondensatsammeltasse 16 durchsetzenden Rohrstutzen gebildet, dessen Oberkante in Höhe des oberen Randes der Tasse liegt.

Fig. 3 zeigt - stark schematisiert - ein weiteres Aus­ führungsbeispiel. Vom als Verdampferrohr ausgebildeten Be­ hälter 2 ist nur ein Abschnitt dargestellt. Der Kondensator 8 ist als Wendel ausgeführt. Insgesamt sind drei Kondensat­ sammeltassen 16′, 16′′, 16′′′ vorgesehen. Dadurch wird der Kondensator 8 in drei Abschnitte 17, 18, 21 unterteilt. Jedem dieser Abschnitte ist ein separater doppelwandiger Wandungs­ abschnitt 3′, 3′′, 3′′′ zugeordnet, deren Innenflächen damit separat temperierbare Verdampferflächen 6′, 6′′, 6′′′ bilden. Durch gestrichelte Linien 25 und 26 ist angedeutet, daß das in den Tassen 16′′ und 16′′′ gesammelte Destillat jeweils in den Produktzulauf der vorhergehenden Stufe zugegeben wird. Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind Öffnungen 23 in den Tassen 16′, 16′′, 16′′′ (angedeutet in Fig. 2) zweckmäßig.

Claims (6)

1. Kurzweg-Destillator (1) mit einem Behälter (2), in dem sich im wesentlichen vertikal angeordnet Verdampfer- und Kondensationsflächen (6 bzw. 9) befinden und der mit An­ schlüssen für die Vakuumerzeugung (11), Produkteinspeisung (7), Destillataustrag (13) und Rückstandsaustrag (12) aus­ gerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Kondensations­ flächen (9) neben dem unteren Kondensatsammelraum eine weitere Kondensatsammeltasse (16) zugeordnet ist, in welcher das am oberhalb der Tasse (16) befindlichen Ab­ schnitt (17) des Kondensators (8) kondensierte Destillat gesammelt wird, und daß die zusätzliche Kondensatsammel­ tasse (16) mit einer separaten Destillataustragsleitung (19) ausgerüstet ist.

2. Kurzweg-Destillator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem oberhalb der zusätzlichen Kondensat­ sammeltasse (16) befindlichen Abschnitt (17) der Konden­ sationsflächen (9) ein separat temperierbarer Abschnitt (6′) der Verdampferflächen (6) zugeordnet ist.

3. Kurzweg-Destillator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kondensatsammeltasse (16) in der Höhe verschiebbar angeordnet ist.

4. Kurzweg-Destillator (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatsammeltasse (16) mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen (23) ausgerüstet ist.

5. Kurzweg-Destillator (1) nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kondensat­ sammeltassen (16) vorhanden sind.

6. Kurzweg-Destillator (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Tasse (16′, 16′′, 16′′′) mit einer separaten Destillatabflußleitung (19, 25, 26) ausgerüstet ist, daß das in der obersten Tasse (16′) gesammelte Destillat ausgetragen wird (Leitung 19) und daß das in weiter unten angeordneten Tassen (16′′, 16′′′) gesammelte Destillat je­ weils dem Produktzulauf der vorhergehenden Stufe (17, 18) zugegeben wird.