DE627942C - Kochboeden fuer Rektifizierapparate - Google Patents

Kochboeden fuer Rektifizierapparate

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DE627942C
DE627942C DEA67376D DEA0067376D DE627942C DE 627942 C DE627942 C DE 627942C DE A67376 D DEA67376 D DE A67376D DE A0067376 D DEA0067376 D DE A0067376D DE 627942 C DE627942 C DE 627942C
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Germany
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cooking
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steam
floors
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DEA67376D
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VORMALS SKODAWERKE AG
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VORMALS SKODAWERKE AG
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cookers (AREA)

Description

  • Kochböden für Rektifizierapparate Die Erfindung bezieht sich auf Rektifizierkolonnen, wie sie in der chemischen Industrie vielfach verwendet werden, beispielsweise dazu, aus niedrigprozentigem Spiritus hochprozentigen Alkohol zu gewinnen. Hierbei steigen die Dämpfe nacheinander von unten nach oben durch mehrere Kochböden auf, wobei sie beim Durchgang durch jeden Kochboden gezwungen werden, mit der darauf angesammelten Flüssigkeit in enge Berührung zu kommen. Die überschüssige kondensierte Flüssigkeit aus den einzelnen Kochböden wird durch Überlaufstutzen dem jeweils darunterliegenden Kochboden zugeführt. Bei der am meisten verwendeten Bauart wird die innige Berührung zwischen dem aufsteigenden Dampf und der Flüssigkeit des betr.
  • Kochbodens dadurch erreicht, daß ein durch den Kochboden hindurchgeführtes Rohr innerhalb einer in die Flüssigkeit eintauchenden Glocke mündet, so daß der Dampf aus der Glocke nur heraus kann, wenn er die Flüssigkeit durchströmt. Die Überlaufrohre sind dabei außerhalb der Kochglocken beliebig angeordnet. Bei einer bekannten Bauart sind die Überlaufrohre in die Kochglocke eingebaut, so daß die Flüssigkeit - eines Bodens durch die Glocke, welche diesem Boden den Dampf zuführt, hindurch mittels eines Rohres dem darunterliegenden Boden zugeführt wird. Die untere Mündung der Überlaufrohre lag also auch hierbei außerhalb der Kochglocken. Die durch das Überlaufrohr hinzukommende Flüssigkeit floß daher im wesentlichen um die Kochglocken herum dem zum nächsttieferen Boden führenden Überlaufrohr zu. Unterhalb der Kochglocke selbst befand sich die Flüssigkeit annähernd in Ruhe, da neue Flüssigkeit von außen beim Herunterströmen unter die Kochglocke dem zugeführten Dampf entgegenströmen mußte. Infolgedessen war die Flüssigkeit an den Stellen, an welchen der Dampf mit ihr in Berührung kam, verhältnismäßig warm und wenig aufnahmefähig für den aus dem Dampf auszuscheidenden Stoff. Dieser überstand wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß an Stelle der üblichen Kochglocken, in welche mlr der aufsteigende Dampf unmittelbar hineingeleitet wurde, Kammern vorgesehen werden, in welche außer dieser Dampfüberleitung auch die vom nächsthöheren Boden kommenden Überlaufrohre münden. Die weitere Führung des Dampfes wird dabei nicht beeinträchtigt; er gelangt genau wie bei den bekannten Glockenböden über am unteren Rand der Kammerwandung in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels vorgesehene Öffnungen in einen Raum, von dem aus Dampfkanäle zum nächsthöheren Boden führen und in denen auch die oberen Öffnungen der Überlaufröhren liegen, welche den Flüssigkeitsüberschuß zum nächsttieferen Boden zurückführen. Die Strömungsverhältnisse werden hierdurch grundsätzlich geändert; denn die von oben kommende Flüssigkeit gelangt so zwangsläufig in die gleichen Kammern, in die der Dampf eintritt, und strömt aus diesen in gleicher Richtung wie der Dampf nach außen und schließlich zum nächsten Überlauf. Hierdurch wird erreicht, daß der in die Kammer eintretende Dampf bei seinem Austritt an der Kante der Kammerwand eine sich stets erneuernde Flüssigkeitsmenge vorfindet, welche infolgedessen verhältnismäßig kühl und stark aufnahmefähig für den aus dem Dampf auszuscheidenden Bestandteil ist.
  • Da der Dampfdruck von einem Kochboden zum andern in Richtung nach oben stufenweise abnimmt, müssen die Überlaufrohre am unteren Ende so abgedichtet sein, daß zwar Flüssigkeit herausströmen kann, ohne daß jedoch dem Dampf des unteren Bodens die Möglichkeit gegeben wird, unter Umgeiumg der Kontaktstellen durch die Überlaufrohre nach oben zu gelangen. Bei den üblichen Rektifizierkolonnen pflegt man deshalb die Überlaufrohre in die Flüssigkeit des darunterliegenden Bodens eintauchen zu lassen. Diese Eintauchtiefe muß dabei größer sein als die Höhe der von den Dämpfen beim Austritt aus den Kochglocken zu überwindenden Flüssigkeitssäule. Da nun die I Kochglocken zur Verminderung der auf jedem Boden befindlichen Flüssigkeitsmenge im allgemeinen bis nahe an den Boden herangeführt werden, war man dabei meist gezwungen, Vertiefungen an den Stellen der Kochböden vorzunehmen, an welchen ein Überlaufrohr mündet. Hierdurch wurde die Herstellung der Kochböden verteuert.
  • Da nun gemäß der Erfindung die terlaufrohre unten nicht außerhalb der die Aufgabe der Glocken übernehmenden Kontaktkammern, sondern innerhalb derselben münden, besteht an ihrem unteren Ende ein Druckunterschied, der doppelt so hoch ist, wie derjenige zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kochböden. Infolgedessen müßten bei Anwendung der üblichen Überlaufrohre in den Böden an der Mündungsstelle der Überlaufrohre Vertiefungen vorgesehen sein, die erheblich weiter nach unten vorstehen, als dies schon bei den üblichen Kochböden erforderlich ist. Damit nicht hierdurch die Herstellung bedeutend verteuert wird, werden gemäß der Erfindung Auslaufrohre verwendet, welche zwar am oberen Ende in üblicher Weise mit einem Überlaufrand versehen wcrden, so daß der Flüssigkeitsspiegel im obere Boden konstant gehalten wird, die aber unten bis auf Öffnungen solcher Größe verschlossen sind, daß die zur Erzeugung der Austrittsgeschwindigkeit erforderliche, sich im Rohr ansammelnde Flüssigkeitssäule dem herrschenden Gas druckunterschied das Gleichgewicht hält bzw. daß die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit größer ist als die Aufsteiggeschwindigkeit der Gasblasen.
  • Eine weitere Vereinfachung des Aufbaues kann gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Kontaktkammern durch Wände gebildet werden. die, abgesehen von den in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels vorges ebenen Durchgangsöffnungen, den Raten zwischen je zwei Kochböden in eine Anzahl von Teilräumen annähernd gleicher Breite unterteilen, von denen wechselweise je einer die Mündungen der Kanäle für den Dampf eintritt aus der darunterliegenden Stufe und der Überlaufstutzen aus der darüberliegenden Stufe enthält und somit die Kontaktkammer darstellt, während der daran anstoßende Raum die Mündungen der zur nächsthöheren Stufe führenden Dampfaustrittskanäle und derjenigen Überlaufstutzen enthält, welche die überschüssige Flüssigkeit zur darunterliegenden Stufe zurückführen.
  • Die Trennwände sind zweckmäßig als konzentrische Ringwände ausgebildet, so daß man ringförmige Kontaktkammern und ringförmige Zwischenräume erhält. Sie sind vorzugsweise so hoch ausgebildet, daß sie den darunterliegenden Kochboden berühren und so die einzelnen Kochböden gegeneinander abstützen.
  • Auf der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen erläutert, und zwar zeigt Fig. I einen Schnitt durch einen Teil mehrerer übereinanderliegender Kochböden gemäß der Erfindung, bei welchen die Kontaktkammern durch konzentrische Ringwände gebildet sind, Fig. 2 und 3 Überlaufstutzen der erfindungsgemäß angewendeten Art, Fig. 4 eine Rektifizierkolonne gemäß der Erfindung im Achsenschnitt, wobei schenatisch die Strömung der Dampfteilchen von Boden zu Boden angedeutet ist.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht jeder Kochboden aus mehreren konzentrischen Ringräumen, die abwechselnd je eine Kontaktkammer 2 und einen Außenraum 3 darstellen. In die Kontaktkammern 2 treten son unten her die aufsteigenden Dämpfe ein, während die Außenräume die oberen Öffnungen bzw. Überlaufkanten der nach unten führenden Überlaufrohre sowie die unteren O nungen der Dampfüberleitungsrohre zum nächsthöheren Boden enthalten. Die untere Mündung der Überlaufrohre liegt nun erfindungsgemäß nicht wie bei den üblichenGlockenböden in den Außenräumen 3, sondern innerhalb der Kontaktkammern 2, so daß die Fliissigkeit an der Kontaktstelle in der gleichen Richtung strömt wie die von unten kommenden Dämpfe. In den Figuren sind die Dampf rohre mit 5, die Überlaufrohre mit 7 bezeichnet, während mit 6 die Ringwände bezeichnet werden. Die Richtung der Dampfströmung ist durch eingezeichnete Dampfblasen imlerhalb der Flüssigkeit angedeutet.
  • Um nicht unterhalb eines jeden Überlaufrohres eine erheblich vertiefte Wanne im Kochboden anbringen zu müssen, werden erfindungsgemäß die in Fig. 2 und 3 genauer dargestellten Überlaufrohre 7 verwendet.
  • Diese Überlaufrohre haben am oberen Ende eine Überfallkante, welche dafür sorgt, daß der Flüssigkeitsspiegel im oberen Boden stets die vorbestimmte Höhe einnimmt. Unten sind jedoch die Überlaufrohre bis auf einzelne Durchtrittsöffnungen verschlossen. Je i tadi der überlaufenden Flüssigkeitsmenge stellt sich nun innerhalb des Überlaufrohres ein veränderlicher Flüssigkeitsspiegel ein, der aber stets unterhalb der Überlaufkante liegt.
  • Sobald die zur Erzeugung der Austrittsgesdiwindigkeit erforderliche Säulenhöhe größer ist als der Druckunterschied, welcher zwischen dem Gasdruck innerhalb des die untere Mündung des Überlaufrohres tilngebenden Raumes und demjenigen über dem oberen Boden besteht, bzw. die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit größer ist als die Geschwindigkeit, mit welcher Gasblasen aufsteigen würden, kann kein Gas durch das Überlaufrohr nach oben gelangen.
  • Das Uberlaufrohr kann hierbei, wie in Fig. 2 dargestellt, ein wenig in die Flüssigkeit eintauchen, man kann es jedoch auch, wie Fig. 3 zeigt, oberhalb des Flüssigkeitsspiegels münden lassen.
  • Fig. 4 zeigt schematisch die Dampfströmung in einer durch Ringwände unterteilten Rektifizierkolonne gemäß der Erfindung. Ein Teil der Strömung wird dabei so verlaufen, wie in der rechten Hälfte dieser Figur dargestellt ist, so daß er annähernd in einer senkrechten Linie bleibt; zum Teil wird jedoch der Dampf auch stufenweise sich nach innen bzw. außen bewegen. Hierbei tritt ein Ausgleich in der Konzentration zwischen den verschiedenen Stellen der Kochböden ein, was für einen guten Wirkungsgrad von hoher Bedeutung ist.
  • In Fig. I sind die Ringwände der Deutlichkeit halber so dargestellt, daß sie ein wenig oberhalb des jeweils nächsten Kochbodens enden. Die Wirkung ist aber selbstverständlich die gleiche, wenn die Ringwände bis zu diesen Böden herabreichen und nur eine genügend große Anzahl von Durchbrechungen in der Nähe ihres unteren Endes aufweisen. In diesem Falle dienen die Ringwände gleichzeitig dazu, die übereinanderliegenden Kochböden gegeneinander abzustützen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Kochboden für Rektifizierapparate mit in der'Nähe der Flüssigkeitsoberfläche den Dampfdurchtritt zulassenden Trennwänden, welche den Raum über der Flüssigkeit jedes Kochbodens in Einzelräume unterteilen, von denen die einen mit dem Dampfraum des darunterliegenden Kochbodens in Verbindung stehen (Kontaktkammer), während von den anderen (Außenraum) der Dampf zum nächsthöheren Boden geleitet wird, und mit Überlaufstutzen zur Abführung der überschüssigen Flüssigkeit jedes Bodens, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberlaufstutzen (7) jedes Bodens in den Kontaktkammern (2) des darunterliegenden Badens münden.
  2. 2. Kochboden nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die in üblicher Weise mit Überlaufrand versehenen Überlaufrohre unten bis auf Öffnungen solcher Größe verschlossen sind, daß die zur Erzeugung der Austrittsgeschwindigkeit erforderliche Flüssigkeitssäule dem Gasdruckunterschied das Gleichgewicht hält bzw. die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit größer ist als die Aufsteigegeschwindigkeit der Gasblasen.
  3. 3. Kochboden nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Trennwände, daß sie den Raum zwischen je zwei Kochböden in Teilräume gleicher Breite unterteilen, von denen abwechselnd je einer als Kontaktkammer (2) und als Außenraum (3) dient.
  4. 4. Kochboden nach Anspruch I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände als konzentrische Ringwände ausgebildet sind.
  5. 5. Kochboden nach Anspruch I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von den einzelnen Kochböden nach unten geführten Trennwände so hoch ausgebildet sind, daß sie den darunterliegenden Kochboden berühren und so die einzelnen Kochböden gegeneinander abstützen.
DEA67376D 1931-12-17 1932-10-11 Kochboeden fuer Rektifizierapparate Expired DE627942C (de)

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ID=5454065

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DEA67376D Expired DE627942C (de) 1931-12-17 1932-10-11 Kochboeden fuer Rektifizierapparate

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