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Vorrichtung zum kontinuierlichen Destillieren von Flüssigkeiten Die
Erfindung betritt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Destillieren von Flüssigkeiten
beliebiger Mischfähigkeit bzw. von Flüssigkeitsgemischen in dünner Schicht durch
indirekte Beheizung in mit längs laufenden Flüssigkeitskanälen versehenen Destillierkammern,
die das in mehreren Kanälen freigesetzte Destillat zusammen auffangen und deren
Böden oder Wärmeaustauschplatten in einer gemeinsamen waagerechten Ebene liegen.
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Es ist beliannt, in einer solchen Vorrichtung das Destillationsgut
und das Heizmittel in gleichlaufenden I(anälen überall einander entgegengesetzt
zu bewegen. Bei diesem gebräuchlichen Gegenstrom ist das Heizmittelwännegefälle
im lresentlichen ein stetiges.
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Angenommen, das Gefälle reiche von 200 bis go) C, so tauscht das Diestillationsgut
beispielsweise in der Gefällemitte nur sehr kurze Zeit hindurch Wärme mit einem
Heizmittel von I450 aus; kurz-vorher wirken I440 und gleich nachher I460 auf das
Destillationsgut ein. An allen anderen Gefällepunkten besteht dieselbe kurzzeitige
Einwirkung der jeweiligen Heizmitteltemperatur auf das Destillationsgut. Das aus
einer längeren Flüssigkeitskanalstrecke gewonnene Destillat ist infolgedessen ein
Gemisch aus erheblich ungleich hochsiedenden Fraktionen.
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Bei dem gebräuchlichen genauen Gegenstrom kann man es nicht erreichen,
daß das Destillationsgut auf einer längeren Wegstrecke, also während längerer Zeit
einer im wesentlichen gleichbleibenden Wärmeeinwirkung, z. B. bei dem gedachten
Gefälle dem Einfluß von I450 und von anderen Gefällepunkten, unterliegt.
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Dieser Erfolg soll gemäß der Erfindung dadurch herbeigeführt werden,
daß unter der oder den waagerechten, die Flüssigkeitskanäle tragenden Wärmeaustauschplatten
Heizkanäle angeordnet sind, die einerseits dicht nebeneinanderliegen und sich unter
allen Flüssigkeitskanälen hinweg erstrecken sowie andererseits entweder im rechten
Winkel zu den Flüssigkeitskanälen oder paarweise in gleicher Richtung wie die Flüssigkeitskanäle
laufen, wobei im letzteren Falle das Heizmittel sowohl in gleicher Richtung wie
auch entgegengesetzt zum Destillationsgut fließt.
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Die Bewegung des Heizmittels kann erfindungsgemäß ein reiner Querstrom
zu den Destillierkanimern und zu deren längs laufenden Flüssigkeitskanälen sein,
in denen sich das Destillationsgut in dünner Schicht bewegt. Der Querstrom wird
angewendet, wenn nur für die einzelnen Flüssigkeitskanäle gleichbleibende Heizmitteltemperaturen
gewünscht werden. Statt dessen kann die Heizmittelbewegung lediglich zu den Destillierkammern
quer gerichtet sein, dagegen innerhalb jeder Kammer parallel zu den Flüssigkeitskanälen
verlaufen, jedoch in zwei getrennten
Zweigen, die sich insofern
kreuzen, als das Heizmittel in dem einen Zweig im Gleichstrom und in dem anderen
Zweig im Gegenstrom zum Destillationsgut fließt. Das Heizmittel macht mitbin in
bezug auf das Gut eine Querbewegung mit zwischengeschalteten Längsbewegungen, d.
h. eine gemischte Bewegung.
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Mit den Mitteln der Erfindung kann in ganzen Gruppen von Flussigkeitskanälen,
beispielsweise innerhalb jeder Destillierkammer. mit im wesentlichen gleichbleibenden
Wärmegraden auf das Destillationsgut eingewirkt werden. Dadurch wird der technische
Fortschritt erzielt, daß je Kanalgruppe, z. B. je Destillierkammer, sehr enge Fraktionen
mit annähernd gleichem Siedepunkt gewonnen werden.
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Die Erfindung ist durch die Zeichnung beispielsweise erläutert. Es
zeigen Fig. 1 und 2 einen Querschnitt und einem Grundriß mit Querstrom des Heizmittels
zum Destillationsgut, Fig. 3 und 4 einen Ouersehnitt und einen Grundriß mit gemischter
Ilewegung des Heizmittels, Fig. 5 eine Abart der Heizkanalaushildung z. B. nadi
Fig. 3 und 4.
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Bei beiden Beispielen haben die Destillierkammern a, b, c drei längs
laufende Flüssigkeitskanäle, z. B. Zickzackwegstränge I, II, III. Das Destillationsgur
fließt bei beiden Beispielen gemäß den in die Kammer c der Fig. 2 eingezeichneten
Pfeilen. Die Kammern sind in Fig. 2 und 4 nur teilweise dargestellt, nämlich in
der SIitte weggebrochen.
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Nach Fig. I und 2 befinden sich unter den waagerechten, die Flüssigkeitskanäle
I, II, III tragenden Böden oder Wärmeaustauschplatten der Kammern a, b, c Heizkanäle
1, die dicht nebeneinanderliegen und quer, vorzugsweise im rechten Winkel zu den
Kanälen I, II, III laufen. Die Kanäle 1 sind an den Längsseiten der Kammern a, b.
c durch Verteilungsrohre 4 mit Abzweigen 2 und durch Sammelrohre 5 mit Abzweigen
3 gruppenweise zusammengefaßt und an parallel laufende Heizmittelleitungen 6'-6-6"
so angeschlossen, daß die Heizkanalgruppen von Kammer zu Kammer in Reihe hintereinanderliegen.
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ANgenommen, infolge des Wärmeaustausches betrage das Wärmegefälle
des Heizmittels von einem Flüssigkeitskanal zum anderen 2°, so können auf das in
den Kanälen I, II, III fließende Destillationsgut ungefähr die in Fig. 1 und 2 eingetragenen
Temperaturen gleichmäßig je Kanal einwirken.
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Die Weglänge, auf der ein im wesentlichen gleichbleibender Wärmeaustausch
stattfindet, ist also nur durch die Länge der Destillierkammern bestimmt, die innerhalb
praktischer Grenzen beliebig sein kann.
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Nach Fig. 3 und 4 liegt unter jedem Flüssigkeitskanal I, II, III
ein Heizkanalpaar 7, 8; an den Enden der Destillierkammern a, b, c sind abwechselnd
die Kanäle 7 und die Kanäle 8 über die Kammerlänge hinausragend gezeichnet. Durch
Verteilungs- und Sammelrohre d, e bzw. d', e' mit abwechselnd nur in die ersten
Heizkanäle 7 der Kanalpaare mündenden Abzweigen 12, 12', 12"; 14, 14', 14" usw.
sowie nur in die zweiten Heizkanäle mündenden Abzweigen 13, 13', 13" usw. sind die
Heizkanalpaare 7, 8 an zwei parallel laufende Heizmittelleitungen 9'-9" und 10'-10"
angeschlossen.
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Das bei g' eintretende Heizmittel legt folgenden Weg zurück. Es wird
an dem Vorder ende der Destillierkammer a durch ein Verteilungsrohr d in die Kanäle
7 der drei Heizkanalpaare verteilt, strömt nach hinten und wird über die Abzweige
12, 12', 12" von einem Sammelrohr e' aufgenommen, das in ein zweites Verteilungsrohr
d' an der Rückseite der Kammer b übergeht und das Heizmittel auf die drei Kanäle
8 dieser Kammer verteilt. An deren Vorderseite gelangt es über die Abzweige 13,
13', 13" in ein weiteres Sammelrohr e und in ein weiteres Verteilungsrohr d, um
auf die Kanäle 7 der Kammer c verteilt zu werden, aus der es über 14, 14', 14" und
e' bei 10" weiterfließt.
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Das bei I0' eintretende Heizmittel strömt entsprechend durch die
Kanäle 8 der Kammer a nach vorn, durch die Kanäle 7 der Kammer b nach hinten und
durch die Kanäle 8 der Kammer c wieer nach vorn, um über e bei 9" weiterzufließen.
Die beiden getrennten Heizmittelströme bewegen sich innerhalb der Destillierkammern
stets im Gegenstrom zueinander, und da auf jeden Flüssigkeitskanal I, II, III zwei
Heizmittelkanäle 7, 8 entfallen, fließt stets einer der Heizmittelströme im Gleichstrom
und einer im Gegenstrom zu dem Destillationsgut.
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Im gezeichneten Beispiel ist für die drei Kammern zusammen ein Wärmegefälle
von 200 bis 90° angenommen; einige Zwischentemperaturen sind eingeschrieben. Der
Mittelwert aller in den Heizkanalpaaren 7, 8 benachbarten (auf dieselbe Flüssigkeitsmenge
einwirkenden) Temperaturen ergibt sich für die Kammer a zu 185°, für die Kammer
b zu 145° und für die Kammer c zu 105°. Es werden also in jeder Kammer Fraktionen
abgetrieben, deren Siedepunkt im wesentlichen diesen in der ganzen Kammer gleichmäßig
vorhandenen Mitteltemperaturen des Heizmittels entspricht. Das Wärmegefälle ist
mithin in scharf voneinander getrennte Wärmestufen unterteilt, was ganz besonders
für das
Destillieren nichtmischbarer Flüssigkeiten wertvoll ist,
um Destillate der gewünschten Beschaffenheit in überlegener Reinheit zu erhalten.
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Gemäß Fig. 5 kann die Einrichtung so getroffen werden, daß nur die
beiden Randheizkanäle 7', 8' der Kammer A die halbe Breite der Flüssigkeitskanäle
I, II, III haben, während die zwischen ihnen liegenden Heizkanäle 70, 80 ebenso
breit wie die: Flüssigkeitskanäle, jedoch gegen diese um ihre halbe Breite versetzt
sind. Die Gestalt der Destillierkammern ist dadurch vereinfacht, ohne daß die Wirkungsweise
sich ändert.