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Einrichtung zum ununterbrochenen Destillieren von Teeren, ölen und
ähnlichen zusammengesetzten Flüssigkeiten Die den Gegenstand der Erfindung bildende
Einrichtung bezweckt, Teere, 051e und ähnliche zusammengesetzte Flüssigkeiten bei
ununterbrochenem Zu- und Abfluß in hintereinandergeschalteten, auf bestimmter, abgestufter
Temperatur gehaltenen Behältern in ihrer Zusammensetzung entsprechende Bestandteile
zu trennen. Die Behälter sind von Heiz-bzw. Flammrohren durchzogen und werden durch
an einer beliebigen Feuerstelle erzeugte Heizgase beheizt.
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Bei den bekannten Einrichtungen mit mittig oder seitlich gelagerten
Flammrohren erhält die infolge der Erwärmung und Dampfblasenbildung heftig aufsteigende,
bei ihrer Zusammensetzung und Zähigkeit leicht zum Schäumen neigende Flüssigkeit
keine straffe Führung. Sie wird nach ihrer Oberfläche hin regellos durcheinandergeworfen
und mischt sich vor Erreichen derselben mit kühleren oder weiter ausdestillierten
Flüssigkeitsteilen. Die Loslösung der Dampfblasen wird dadurch erschwert. Bei stärkerer
Beanspruchung der Einrichtung tritt das schwierig zu beschwichtigende Schäumen und
Überkochen ein.
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Infolge Fehlens der Führung stellt sich kein Umwälzstrom mit eindeutigem
Weg, der unmittelbar alle Flüssigkeitsteile mitnimmt, ein; die Bildung von toten
Winkeln ist nicht vermieden. Sie ergeben bei zufälligem Einfall in den Wälzstrom
Störungen für den erforderlichen ruhigen Verlauf der Destillation, unter Umständen
eine Gefahr.
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Im übrigen besitzt der Behälterinhalt, obgleich das Flammrohr an der
Eintrittsseite der Heizgase heißer ist als an der Austrittsseite, in seiner .ganzen
Ausdehnung fast dieselbe Temperatur, und zwar diejenige, welche den höchst siedenden
Anteilen. der betreffenden Fraktion entspricht. Das eintretende Destilliergut enthält
aber meistens Anteile einer Fraktion, denen verschieden hoher Siedepunkt eigen ist.
Es werden somit die ni:edrigsiedenden Anteile plötzlich auf die Temperatur der höhersi@edend@en
gebracht. Die Folge ist heftige Verdampfung und Neigung zum Überkochen.
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Die regellose Flüssigkeitsbewegung führt zu stellenweisen Wärmestauungen
an den Heizflächen infolge haftender Dampfblasen und hat Ansatz und Verkokung zur
Folge.
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Nach erfolgtem Ausdestillieren in einem Behälter wird bei den bekannten
Einrichtungen die Restflüssigkeit zum Weiterdestillieren . in den nächsten, auf
höherer Temperatur gehaltenen Behälter übergeführt. üblich ist es, zu diesem Zwecke
in der Höhe des Flüssig-, keitsspiegels im ersten Behälter eine Rohrleitung anzuschließen
und diese im zweiten Behälter in der Nähe des Bodens münden zu
lassen.
Es besteht somit die Möglichkeit, daß noch nicht ausdestilliertre Flüssigkeitsteüe
vor die Mündung der Übertrittsrohrleitung geworfen und von dieser aufgenommen werden,
so daß die Ausdestillation erst im nächsten Behälter erfolgen kann. Die Destillate
werden deshalb unscharf abgetrennt und unrein.
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Obgleich in der Industrie die Neigung besteht, anstatt der umständlichen
und weniger wirtschaftlichen unterbrochenen Destillation zur ununterbrochenen überzugehen,
bestehen hiergegen Widerstände, die in der schwierigen Temperaturregelung bei den
bekannten Einrichtungen begründet liegen. Es war bisher nur möglich, mittels eines
Aufbaues von vielen Klappen und Schiebern jeden der hintereinandergeschalteten Behältergenau
auf Temperatur zu halten oder, neben anderen Maßnahmen, jeden Behälter mit besonderer
Heizung zu versehen. Umfangreiche und unübersichtliche Regelungen sind aber für
den rauhen Destillierbetrieb nicht zweckmäßig, da sie zu Verwechslungen und Fehlschaltungen
mit nachhaltigen Folgen führen.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten. Nachteile dadurch,
daß die beliebig viele hintereinandergeschaltete Destillierbe= kälter durchziehenden
Flammrohre derartig in diesen gelagert und so geformt sind, daß sie mit der einen
Behälterwand und bzw. oder besonders eingebauten Leitwänden Aufstiegkanäle für die
erwärmte und mit Dampfblasen durchsetzte Flüssigkeit bilden, in denen das Gemisch
in zwei gebundenen .Strömen zum Flüssigkeitsspiegel und dort zum Abfluß nach der
entfernt liegenden Behälterwand gebracht -wird. Das in breitem, ruhigem Strom an
der Oberfläche liegende Gemisch findet, unterstützt durch .elie geringe Schichtstärke,
Zeit, die Dampfblasen völlig auszuscheiden, ohne den gesamten Flüssigkeitsinhalt
des Behälters zu durchdringen und ihn in Wallung oder zum Steigen zu bringen. Entsprechend
dem Auftrieb der Flüssigkeit zu beiden Seiten des Heizrohres an der einen Behälterseite
findet an der anderen Behälterseite ein geschlossener Abfall statt, der die Flüssigkeit
zum unteren Scheitel des Heizrohres zurückbringt, von wo sie erneut durch den Auftrieb
an den Flanken des Heizrohres entlang zur Oberfläche getrieben wird. Die so hervorgerufene
kreisende Bewegung ist straff eindeutig und erfaßt mit Sicherheit und Gleichmäßigkeit
alle Flüssigkeitsteile zur Erwärmung und Ausdestillation an den Heizflächen.
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Im Gegensatz zu den bekannten ungeteilten Behältern werden die Behälter
unserer Einrichtung längs der Heizrohre durch abschließende Zwischenwände, die bis
über den Flüssigkeitsstand reichen, in mehrere Umwälzabteilengen unterteilt. Hierdurch
wird verhindert, daß sich der gesamte Behälterinhalt mischt, vielmehr erreicht,
daß die Erwärmung der Flüssigkeit von Unterabteilung zu Unterabteilung stufenweise
erfolgt.
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Die mit dem Durchfluß durch den Behälter ansteigende Temperatur in
den - Abteilungen ist dadurch gegeben, daß die Heizgase im Gegenstrom zur Hauptflußrichtung
der Flüssigkeit die Behälter durchziehen und deshalb am Eintritt in jeden Behälter
eine höhere Temperatur besitzen als beim Austritt aus demselben.
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Der Übertritt der Flüssigkeit in die nachfolgende Abteilung erfolgt
durch unter dem Spiegel liegende C)ffnungen in den Zwischenwänden, so daß eine wesentliche
Zirkulation zwischen den einzelnen Abteilungen nicht stattfinden kann. Die um das
Heizrohr kreisende Bewegung und die in ihrer Größe vom Nachschub abhängige Bewegung
der Flüssigkeit in Richtung der Längsachsdes Heizrohres setzen sich zu einer um
das Heizrohr windenden schraubenförmigen Bewegung zusammen, die streng im Gegenstrom
zu der Bewegungsrichtung der Heizgase liegt. Durch die damit bedingte allmähliche
Erwärmung von Eintritts- auf Austrittstemperatur wird die Neigung zum überkochen
der Flüssigkeit zurückgehalten.
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Aus der letzten Abteilung jeden Behälters wird die ausdestillierte
Flüssigkeit zur weiteren Destillation- in den nächsten, infolge des Gegenstromes
auf höherer Temperatur liegenden Behälter geleitet. Die Entnahme erfolgt aus einem
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündenden senkrechten oder schrägen Schacht,
der, wohl von der Flüssigkeit der Abteilung umspült, seinen Inhalt aber vor der
Umwälzbewegung schützt. Die oben in den Schacht eintretende Flüssigkeit kann so
in Ruhe bei Destillationstemperatur etwa noch mitgerissene Fraktionsteile abscheiden,
um nach ]angsamem Abfallen dann durch ein Übertrittrohr zum nächsten Behälter zuwandern.
Der Übertritt erfolgt in völlig ausdestilliertem Zustand.
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Zur Regelung der Temperatur in jedem Behälter auf bestimmte
Höhe dient je ein Schieber, der sich vor dem Heizrohr und einem Umgehungskanal derart
bewegt, daß entweder nur das Heizrohr oder der -kanal bzw. entsprechende Teile beider
für den Heizgasstrom geöffnet sind. Es ist so möglich, mittels einer Schieberbewegung
eine bestimmte Heizgasmenge durch das für die Behälterheizung wirksame Heizrohr
oder durch den unwirk, sauren Umgehungskanal zu leiten und damit die Temperatur
zu regeln.
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Um alle Wärmeverluste zu vermeiden, die
bei Anordnung
des Umgehungskanals außerhalb des Behälters noch auftreten, und die Regelwege des
Schiebers zu verkleinern, kann der Umgehungskanal unter Vergrößerung des Heizrohres
in dasselbe gelegt werden. Es wird dann im unteren Teil des Heizrohres ein vom übrigen
Teil abgeschlossener Kanal aus wärmeisolierendem Material in der den Verhältnissen
entsprechenden Form eingebaut. Alle so von dem Umhüllungsmaterial durchgelassene
Wärme wird an das Heizrohr abgegeben uhd kommt für die Destillation zur Wirkung.
Weiter wird aber auch wegen des geringen Wärmedurchganges das Ansetzen und Verkoken
der Flüssigkeit am unteren, schwerer zugänglichen Heizrohrteil unterbunden.
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In der Zeichnung ist die Einrichtung im Grundsatz dargestellt und
es zeigt: Fig. i den Längsschnitt; Fig. 2 den Querschnitt, Fig. 3 den Teilschnitt
durch den Pechablauf, Fig. q. den Querschnitt mit eingebautem Umgehungskanal, Fig.5
und 6 die Schieberstellungen zu Fig. q..
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Die Behälter a, b, c, d sind mit den einseitig eingesetzten,
etwa birnenförmigen Heizrohren e ausgerüstet, die zwischen einer Behälterwand und
der Leitwand f zwei sich nach oben erweiternde schmale Kanäle g, la frei lassen.
Die am Heizrohr erwärmende Flüssigkeit steigt in zwei Strömen, gemischt mit Dampfblasen,
zur Oberfläche bzw. Spiegel i und breitet sich dort nach der Behälterwand k hin
aus, um nach Befreiung von den sich aus der dünnen Stromschicht leicht loslösenden
Dampfblasen an der Wand k wieder abzufallen und von dem Strom in den Kanälen g,
lt. angesaugt und aufs neue erwärmt zu werden. Der so gebildete Kreislauf führt
alle Fliissigkeitsteilchen immer wieder an den Heizflächen vorbei. Infolge der verhältnismäßig
engen Aufstiegkanäle ,;, 1t ist die Geschwindigkeit groß und der Wärmeübergang günstig.
Wärmestauungen in den Heizflächen können wegen der starken Bespülung und der schnellen
Förtführung isolierender Dampfblasen bei ordnungsmäßigem Betrieb ebensowenig entstehen
wie Verkrustungen und Verkokungen.
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Infolge des stetigen Nachschubes frischer Flüssigkeit durch den Zulauf
Z, der zweckmäßig zum Dampfabschluß und zur Einführung der Flüssigkeit in den unteren
Behälterteil geschlossen bis in die Nähe des Behälterbodens führt, wird dauernd
dementsprechend ein Teil der in der ersten, von den Zwischenwänden tn gebildeten
Behälterabteilung kreisenden Flüssigkeit zur zweiten und von dieser ein Teil zur
dritten usw. überfließen müssen. Dies geschieht durch eine unter dem Spiegel i liegende'
oder unter diesen hinabreichende Öffnung it in den Zwischenwänden iL, die sonst
die Abteilungen dicht gegeneinander abschließen. Die Zwischenwände n und somit die
Behälterabteilungen können in beliebiger Anzahl vorhanden sein.
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Der Übertritt der Flüssigkeit von einem Behälter zum nächsten, z.
B. von a nach b, erfolgt nicht unmittelbar durch die Übertrittsrohre o, sondern
über die Schächte p. In diese tritt die Flüssigkeit in der -Nähe des Spiegels i
ein und scheidet, abgeschlossen von der Behälterbewegung, bei Behältertemperatur
die letzten Fraktionsreste aus.
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Von dem Behälter d, der in unserem Beispiel als der letzte angenommen
ist, tritt die Restflüssigkeit über einen Schacht p in das Standrohr r (Fig. 3)
und von dort ins Freie oder zu weiterer Verarbeitung außerhalb der Einrichtung.
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Die in der Feuerung s erzeugten Heizgase durchziehen die Heizrohre
e in der Behälterfolge d, c, b, a unter ständiger Temperaturabnahme, so daß
die Temperatur beim Austritt aus jedem Behälter niedriger liegt als beim Eintritt.
Infolgedessen liegen auch die Flüssigkeitstemperaturen der einzelnen Behälterabteilungen
entsprechend auf verschiedener Höhe, derart, daß die Flüssigkeit beim Übertritt
über die Wände ia auch innerhalb eines Behälters stufenweise immer höher erwärmt
wird.
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Uni die letzte den Schacht p enthaltende Abteilung jedes Behälters
auf einen solchen Wärmerad zuhalten, daß der höchst siedende Anteil der für den
betreffenden Behälter in Betracht kommenden Fraktion verdampft wird, können die
Heizflächen in den Behältern d, c, b, a so bemessen werden, daß bei bestimmter
Fraktionszusammensetzung und bestimmter Feuerführung Wärmeabgabe der Feuergase und
Wärmebedarf zur Destillation in jedem Behälter im Gleichgewicht sind. Die nicht
zu umgehenden Schwankungen bedingen aber eine Regelung der Heisgasführung.
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Von der Feuerung s aus gesehen, bewegt sich vor jedem Heizrohr e ein
Schieber t, der so bemessen ist, daß er in Höchststellung das Heizrohr e, in tiefster
Stellung den Umgehungskanal it abschließt, in den Zwischenstellungen jedoch beide
zu einem vollen, sich ergänzenden Querschnitt frei läßt. Man hat so die Möglichkeit,
durch Höher- oder Tieferstellung des Schiebers t mehr oder weniger Heizgase zum
betreffenden Heizrohr zuzulassen bzw. bei zu großer, vom vorherigen' Behälter kommender
Menge einen Teil zum Umgehungskanal it durch den in dem abgeschlossenen
Zwischenraum
zwischen den Behältern.und dem Umgehungskanal zt liegenden Durchlaß v abzuführen
oder aber bei zu kleiner Menge sinngemäß aus dem mit der Feuerung s in Verbindung
stehenden Umgehungskanal zt zusätzliche Heizgase zu entnehmen. Die allgemeine Zugregelung
vollführt der Schieber w.
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In Fig. 4 ist der Umgehungskanal x in das Heizrohr e verlegt und gegen
die Heizrohrwand isoliert. Die Wirkung des Schiebers y ist sinngemäß dieselbe, wie
bei Schieber t beschrieben.
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Die Leitwand f kann, wie in Fig. 4 gestrichelt angedeutet, räumlich
als durchgehendes Rohr ausgebildet werden, in das sich, anstatt in das Heizrohr
e, der Umgehungskanal x isoliert hineinlegen läßt. Die Bewegung des Schiebers t
würde dann anstatt senkrecht etwa waagerecht verlauf-en.
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Es ist selbstverständlich, daß die Bewegung der Schieber t bzw. y
zur Regelung der Temperatur sowohl von Hand als auch automatisch unter Zuhilfenahme
von Temperaturfühlern und Servoeinrichtungen erfolgen kann.
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Die Vorteile der Einrichtung gemäß »vorstehend beschriebener Erfindung
gegenüber dem Bekannten liegen zusammemgetaßt darin: i. daß die zu destillierende
Flüssigkeit innerhalb der einzelnen Fraktionsbehälter stufenweise bis auf Endtemperatur
gebracht wird, 2. daß vor dem Übertritt zum nächsten Behälter die Flüssigkeit in
Ruhe die Fraktionsreste absondern kann, 3. daß infolge der starken, gebundenen Umwälzung
der Flüssigkeit in den Behältern die Wärmeübertragung günstig ist und Verkrustungen
unterbunden werden (daraus ergibt sich eine gute Heizstoffausnutzung), 4. daß die
Anordnung nur eines Regelschiebers für jeden Behälter die Bedienung vereinfacht,
5. daß bei Anordnung des Umgehungskanals innerhalb der Heizrohre schwer zugängliche
Heizflächenteile, auch bei Bedienungsfehlern, vor Überhitzung bewahrt, die dadurch
frei von Verkrustungen gehalten werden.