DE669496C - Verfahren und Vorrichtung fuer Destillationen und aehnliche Prozesse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zur fraktionierten Destillation, zum Gaswaschen, zur Gasadsorption oder andere Verfahren, bei denen ein Gas 5 oder ein Dampf und eine Flüssigkeit miteinander in Berührung gebracht werden.

Die Erfindung ist vorzugsweise bei der fraktionierten Destillation von Alkohol, Erdölprodukten, Lösungsmitteln, ferner zur Lösungsmittelwiedergewinnung anwendbar.

Für fraktionierte Destillation werden in der Technik üblicherweise Apparaturen benutzt, die aus einer senkrechten Kolonne bestehen, die eine gewisse Anzahl in entsprechendem Abstand voneinander angeordnete horizontale Böden enthält, die mit perforierten Blechen, Blasenaufsätzen u. dgl. versehen sind, um den aufsteigenden Dampfstrom in innige Berührung mit der herabfließenden Flüssigkeit zu bringen. Der übliche Fraktionierkolonnentyp erfordert einen verhältnismäßig großen Durchmesser und eine im Vergleich zur Ausbeute der Kolonne beträchtliche Höhe, was zur Folge hat, daß derartige Apparaturen in der Konstruktion kostspielig sind. Außerdem läßt sich mit derartigen Kolonnen nicht ohne weiteres eine große Dampfgeschwindigkeit einstellen.

Zur Vermeidung der den üblichen Apparaturen innewohnenden Nachteile und zur Erreichung eines verbesserten und rascheren Durchsatzes wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die gesamte bzw. den größten Teil der einer einzel neu Berührungsstufe zugeführten Flüssigkeit durch das Gas oder den Dampf aufzunehmen, die Mischung aus Flüssigkeit und Gas oder Dampf von der Stufe zu entfernen, das Gas oder den Dampf von der Flüssigkeit mechanisch mittels eines Separators abzutrennen und die abgetrennte Flüssigkeit einer vorhergehenden Stufe, z. B. der unmittelbar vorhergehenden Stufe, und das abgetrennte Gas oder den Dampf einer in bezug auf die Gas- oder Dampfrichtung folgenden Stufe, z. B. der unmittelbar folgenden Stufe zuzuführen.

Die Mischung von Gas und Flüssigkeit kann durch perforierte Platten, Glockenböden, Zerstäubungsdüsen, Injektoren herbeigeführt werden.

Es ist zwar bekannt, bei Destillationsapparaturen, Gärgefäßen u. dgl. sog. Schaumfänger zur Abtrennung von mitgerissener Flüssigkeit zu verwenden. Es ist aber nicht üblich gewesen, bei einer Destillations- oder Gaswaschapparatur die in den einzelnen Stufen vorhandene Flüssigkeit weitgehend mitnehmen zu lassen und anschließend zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen eine Trennung von Flüssigkeit und Dampf bzw. Gas durch mechanische Separatoren zu bewirken, wobei die abgetrennte Flüssigkeit einer vorhergehenden Berührungsstufe zugeführt wird. Durch die neuen Verfahrensmaßnahmen können besonders hohe

Dampfgeschwindigkeiten eingestellt werden, so daß Apparaturen von geringerem Durchmesser verwendet werden können und trotzdem ein besonders hoher Durchsatz erreicht wird. vj Die in mehreren Stufen miteinander in BerSIp rung gebrachten Strömungsmittel können im" Parallelstrom oder im Gegenstrom durch die verschiedenen Stufen passieren.

Bei der Behandlung von Gasen oder Dämpfen to nach der Erfindung, wie z. B. bei der Destillation oder beim Gaswaschen, werden sie zweckmäßig durch mehrere Einheiten oder Stufen mit einer größeren Strömungsgeschwindigkeit als in den bisher üblichen Apparaturen hindurchgeführt. Durch diese erhöhte Strömungsgeschwindigkeit kann ein vermehrter Durchsatz erzielt und dabei die wirksame Berührung von Flüssigkeit und Gas bzw. Dämpf beibehalten werden. Vorzugsweise wird so gearbeitet, daß im wesentlichen die ganze Flüssigkeit, die in irgendeine Stufe eintritt, durch das Gas oder den Dampf mitgerissen wird, und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases oder des Dampfes kann zu diesem Zweck entsprechend eingestellt werden. Außerdem ist es auch möglich, den Durchmesser der Rohre bzw. Rohrleitungen oder Behandlungskammern des Systems im Vergleich mit bisher üblichen Apparaturen zu vermindern. Die Erfindung wird daher vorteilhafterweise in jenen Fällen angewandt, wo unter Druck gearbeitet werden soll.

Außerdem kann erforderlichenfalls in einem Destillationsprozeß mit zwei oder mehreren Systemen, von denen jedes gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, unter Anwendung verschiedener Drucke gearbeitet werden. Dabei wird der Dampf von dem System bzw. den Systemen mit höherem Druck verwendet für die Belieferung des Systems mit niederem bzw. erniedrigtem Druck mit Wärme, wobei der verwendete Dampf zweckmäßigerweise gleichzeitig kondensiert wird.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß, wenn die Abscheider in einer entsprechenden Höhe angeordnet sind, die daraus entnommene Rückflußflüssigkeit durch ihr eigenes Gewicht zu den entsprechenden Kontakteinheiten oder Stufen zurückfließen kann. Erforderlichenfalls können aber auch geeignete Pumpen für die Überführung der Flüssigkeit, der Gase oder Dämpfe aus den Abscheidern zu den entsprechenden Stufen vorgesehen werden.

Mehrere Kontakteinheiten können nebeneinander angeordnet werden, wobei die bei Fraktionierkolonnen, Gaswäschern u. dgl. üblicherweise erforderliche große Höhe sowie das dadurch bedingte große Gewicht und die erforderlichen massiven Fundamente erspart werden können. Indessen können die einzelnen Einheiten oder Stufen auch übereinander angeordnet werden, beispielsweise in Form einer Kolonne. In diesem Fall kann der Abscheider oder die Abscheider zweckmäßig außerhalb der Kolonne angeordnet herden. Auch ist es möglich, eine Fraktionier- ;, kolonne vom üblichen Typ entsprechend der vor-"liegenden Erfindung abzuändern, wodurch der läjurchsatz bedeutend erhöht werden kann. In dem letzteren Fall werden Scheidewände zwischen aufeinanderfolgende Sieb- oder Glockenboden oder an andere geeignete Stellen eingelegt.

Zum Verständnis der Erfindung werden im folgenden beispielsweise zwei bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, ohne daß hierdurch eine Beschränkung der Erfindung erfolgt.

Abb. ι stellt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Destillationsanlage mit nebeneinander angeordneten Böden dar.

Abb. 2 ist eine schematische Ansicht einer Fraktionierkolonne mit übereinander angeordneten Böden.

In Abb. ι besteht die Apparatur aus einer Destillationsblase 1 und einer Mehrzahl von Kontaktkammern. Die Blase 1, die mit geeigneten in der Abbildung nicht dargestellten Heizvorrichtungen versehen ist, wird durch ein Dampf rohr 3 mit dem Boden der ersten Kammeraverbunden. Über ,dem Eintrittspunkt des go Rohres 3 in die Kammer 2 ist eine perforierte Platte 4 angeordnet, durch die die Dämpfe der Destillationsblase 1 hindurchgehen müssen, um die Flüssigkeit, die oberhalb der Platte 4 eingeführt wird, mitzunehmen. Die Kammer 2 ist an ihrem oberen Teil durch das Rohr 5 mit einem Cyclonseparator 6 verbunden. Von dem unteren Teil des Abscheiders 6 führt ein Rohr 7 zu der Blase 1 zurück zu dem Zweck, die abgeschiedene Flüssigkeit dorthin zurückzuführen. Der Dampfauslaß des Abscheiders ist durch ein Rohr 8 mit dem Boden der zweiten Kammer 2 verbunden. Von dem oberen Teil der zweiten Kammer führt in ähnlicher Weise wie bei der ersten Kammer ein Rohr 5 zu einem zweiten Abscheider 6, dessen Dampfauslaß mittels eines Rohres 8 mit dem Boden der dritten Kammer 2 in Verbindung steht. Der Flüssigkeitsauslaß am Boden des zweiten Abscheiders 6 steht mittels eines Rohres 9 in Verbindung mit der ersten Kammer, und zwar endigt das Rohr in der Nähe des Bodens der Kammer, jedoch oberhalb der perforierten Platte 4. Das Rohr 9 kann auch an einem höhergelegenen Punkt in die Kammer 2 eintreten. In diesem Fall ist es zweckmäßig, weitere Siebboden oder Glockenboden o. dgl. vorzusehen bzw. Prallbleche, Füllkörper 0. dgl. an Stelle oder neben den Siebboden zu verwenden. Außerdem kann erforderlichenfalls eine Pumpe an der Rohrleitung 9 angeordnet werden, wenn der durch das Gewicht der Flüssigkeit bedingte Druck in dem Rohr

nicht hinreichend groß ist. Der Dampfauslaß aus dem zweiten Abscheider 6 ist mittels einer Röhre 8 mit dem Boden der dritten Kammer 2 verbunden und diese steht mittels eines Rohres 9 mit einem dritten Abscheider 6 in Verbindung. Der Flüssigkeitsauslaß des dritten Abscheiders führt mittels eines Rohres 9 zu der zweiten Kammer 2. Der Dampfauslaß des dritten Abscheiders 6 ist mittels eines Rohres 10 mit einem

to Kondensator 11 verbunden, der durch ein Rohr 12 an ein Aufnahmegefäß 13 angeschlossen ist. Ein Zweigrohr 14 führt von dem Rohr 12 zu der dritten Kammer 2 und endigt in der Nähe des Bodens, jedoch über der Platte 4. Regulierhähne 15 und 16 sind an den Rohren 12 und 14 vorgesehen.

Die Wirkungsweise der Anlage ist die folgende: Der in der Blase 1 erzeugte Dampf tritt zunächst durch das Rohr 3 in die erste Kammer 2 ein. Dort trifft er mit Flüssigkeit zusammen, die oberhalb des Bodens 4 durch das Rohr 9 aus dem zweiten Abscheider 6 in die Kammer eintritt. Die Dampfgeschwindigkeit wird derart bemessen, daß im wesentlichen die ganze Flüssigkeit, die in die Kammer eintritt, durch den aufsteigenden Dampf mitgeführt wird. Die so erhaltene Flüssigkeitdampfmischung tritt durch das Rohr 5 in den ersten Abscheider 6 ein, wo die Flüssigkeit von dem Dampf getrennt und durch das Rohr 7 der Blase 1 zugeführt wird. Der in dem ersten Abscheider 6 abgetrennte Dampf geht durch das Rohr 8 zu der zweiten Kammer 2 und trifft dort mit Flüssigkeit, die aus dem dritten Abscheider 6 zugeführt wird, zusammen, die er mitnimmt. Die so erhaltene Flüssigkeitdampfmischung wird dem zweiten Abscheider 6 zugeführt, von dem aus die Flüssigkeit durch das Rohr 9 zu der ersten Kammer 2 zurückgeführt und der Dampf zu der dritten Kammer 2 geleitet wird. Hier trifft der Dampf mit Flüssigkeit, die durch die Rohre 12 und 14 aus dem Kondensator 11 zugeleitet wird, zusammen, die er mitnimmt. Die in dem dritten Abscheider¹ abgetrennte Flüssigkeit wird zu der zweiten Kammer zurückgeleitet und der Dampf wird dem Kondensator 11 zugeführt, wo er kondensiert wird und dann mit Ausnahme desjenigen Anteils, der durch das Rohr 14 zur Versorgung der dritten Kammer mit Flüssigkeit abgezogen wird, dem Sammelgefäß 13 zugeführt. Die Menge der durch das Rohr 14 entnommenen Flüssigkeit kann mittels der Hähne 15 und 16 reguliert werden.

Ein ähnlicher Apparat kann auch zum Waschen von Gasen verwendet werden. In diesem Fall wird das Rohr 3 mit einer entsprechenden Gaszuführung verbunden. Das Rohr 7 kann dann mit einem zur Aufnahme von Neben- bzw. Abfallprodukten bestimmten Gefäß oder mit einem Sammelgefäß verbunden werden, das Rohr 10 mit einem entsprechenden Vorratsgefäß und das Rohr 14 mit der Zuführung der Waschflüssigkeit.

Die Abb. 2 zeigt einen Teil einer Fraktionierkolonne 17, die Glockenboden 18 aufweist. Zwischen den einzelnen Paaren der Böden ist das üblicherweise verwendete Rückflußrohr entfernt bzw. fortgelassen und eine horizontale Trennwand 19 angeordnet. Der über jedem Glockenboden und unter der folgenden Trennwand 19 befindliche Raum 20 ist durch ein Rohr 21 mit dem Einlaß eines Abscheiders 22 verbunden, dessen Flüssigkeitsauslaß mittels eines Rohres 23 mit dem Raum in Verbindung steht, der oberhalb des nächst niedriger gelegenen Glockenbodens vorhanden ist, während der Dampfauslaß des Abscheiders mittels eines Rohres 24 mit dem Raum 25 unterhalb des nächst höher gelegenen Glockenbodens in Verbindung steht. Das Rohr 24 des letzten Abscheiders kann mit irgendeinem entsprechenden Kondensator oder einer weiteren Fraktionierkolonne 0. dgl. verbunden werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Destillation von Flüssigkeiten zum Waschen von Gasen, zur Behandlung von Gasen mit Flüssigkeiten

u. dgl., wobei eine Flüssigkeit mit einem Gas oder einem Dampf in einer Mehrzahl von Kontaktstufen in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte bzw. der größte Teil der einer einzelnen Kontaktstufe zugeführten Flüssigkeit durch das Gas oder den Dampf aufgenommen, die Mischung aus Flüssigkeit und Gas oder Dampf von der Stufe entfernt, das Gas oder der Dampf von der Flüssigkeit mechanisch mittels eines Separators abgetrennt und die abgetrennte Flüssigkeit einer vorhergehenden Stufe, z. B. der unmittelbar vorhergehenden Stufe, und das abgetrennte Gas oder der Dampf einer in bezug auf die Gasoder Dampfrichtung folgenden Stufe, z.B. der unmittelbar folgenden Stufe zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter Druck ausgeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Kontaktkammern mit Mitteln für den innigen Kontakt von Flüssigkeit und Gas oder Dampf, Leitungen zur Führung von Gas oder Dampf und Flüssigkeit zu den Kammern, Leitungen zur Überführung der Mischung aus Flüssigkeit und Gas oder Dampf von jeder Kammer zu mechanischen Separatoren, wie z. B. Cyclonabscheidern, Leitungen zur Überführung der abgetrennten

Flüssigkeit zu einer vorhergehenden Kammer, z. B. zu der unmittelbar vorhergehenden Kammer, Leitungen zur Überführung des abgetrennten Gases oder Dampfes zu einer in bezug auf die Gas- oder Dampfrichtung folgenden Kammer, z. B. der unmittelbar folgenden Kammer.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer mit einem oder mehreren geeigneten Prallblechen oder ähnlichen den Durchgang der Flüssigkeit behindernden Mitteln, einem über diesen Mitteln angeordneten Einlaß für Flüssigkeit und einem unterhalb dieser Mittel angeordnetenEinlaß für Gas oder Dampf versehenist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß einige oder alle Kammern nebeneinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß einige oder alle Kammern übereinander in Form einer Kolonne angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6 für fraktionierte Destillation, gekennzeichnet durch eine Destülationsblase, deren Dampfauslaß mit der ersten Kammer verbunden ist und Mitteln zur Einführung der Flüssigkeit, die in einer folgenden Kammer abgetrennt wurde, in die erste Kammer.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung, daß zwei Flüssigkeiten oder Bestandteile in Parallelschaltung durch das System hindurchströmen können.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 7 zur Destillation, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere Reihen von Kammern und Separatoren, die zum Arbeiten unter verschiedenen Drucken geeignet und so angeordnet sind, daß der Austrittsdampf von einer oder mehreren Hochdruckreihen ganz oder zum Teil zur Lieferung von Wärme für eine oder mehrere Niederdruckreihen verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen