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Fliehkraftdestillation, insbesondere zur Rektifizierung von Alkohol
Die Erfindung betrifft Vervollkommnungea an Verfahren zur Fliehkraftdestillation.
Die Fliehkraftdestillation besteht im wesentlichen in einer fraktionierten Verdichtung
mit Auszug der im Lauf der Verdichtung in einem mit großer Geschwindigkeit in einem
gekrümmten Schlangenrohr strömenden Dampfstrom gebildeten Kondensate durch aufeinanderfolgende
Entnahme.
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Gemäß vorliegender Erfindung, die insbesondere zur Rektifizierung
von Alkohol verwendbar ist, unterwirft man den Dampf einer Reihe von Rektifiziervorgängen
durch Berührung des Dampfes mit der im Gegenstrom fließenden Rektifizierflüssiggkeit.
Auf diese Weise wird der Dampf bei seiner Strömung fortschreitend von seinen schwersten
Bestandteilen befreit und reichert sich an flüchtigen Bestandteilen an, während
die Rektifizierflüssigkeit fortschreitend von ihren flüchtigsten Bestandteilen befreit
wird und mit dem zu rektifizierenden Dampf mit einem immer größer werdenden Gehalt
an schweren Bestandteilen in Berührung kommt.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird jeder Rektifiziervorgang nicht
mehr durch Waschen oder durch einen oberflächlichen Kontakt ausgeführt, sondern
durch innige Vermischung der beiden strömenden Stoffe, und zu diesem Zweck strömt
der Dampf mit hoher Geschwindigkeit durch eine Leitung, in welche die Rektifizierungsflüssigkeit
einige spritzt wird, falls man nicht die Ansaugung der Flüssigkeit durch die Strömung
des Dampfes in der Leitung selbst hervorruft.
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Der Dampf bewirkt dabei die Zerstäubung der Rektifizierungsflüssigkeit
und reißt diese mit, wobei er sich innig mit dieser Flüssigkeit mischt: wodurch
die Rektifizierung hervorgerufen wird.
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Hinter der Einspritz- oder Ansaugstelle krümmt sich die Leitung,
um den Dampf von der mitgerissenen Flüssigkeit zu trennen,
welch
letztere durch Fl iehkraftwi rkung gegen die äußere Wand des Schlangenrohrs geschleudert
wird, von wo sie abgezogen wird. um zur Rektifizierung desselben Dampfes vor dem
eben beschriebenen Vorgang wieder ein geführt zu werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung sollen nach stehend an Hand der beiliegenden
schematischen Zeichnungen lediglidl beispielshalber einige Ausführungsformen von
Vorrichtungen zur erfindungsgemäßen Fliehkraftdestillation oder -rektifizierung
beschrieben werden.
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Fig. I zeigt schematisch eine zur Anwendung des neuen Verfahrens
dienende Vorrichtung.
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Fig. 2 und 3 zeigen zwei erfindungsgemäße Fliehkraftrektifizierapparate.
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Fig. 4, 5 und 6 zeigen bzw. in lotrechtem Schnitt, in waagerechtem
Schnitt und iii Einzelansicht einen Teil einer Rektifiziersäule, bei der das erfindungsgemäße
Verfahren Anwendung findet, und welche Schlangenrobre, die in Form einer ebenen
Spirale gebogen sind und infolgedessen einen fortschreitend kleiner werdenden Krümmungsradius
aufweisen, enthält.
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Fig. 7 und 8 zeigen in lotrechtem bzw. waagerechtem Schnitt einen
Teil einer Rektifiziersäule, in Form einer ebenen Spirale. die kegelförmig nach
der Ni4itte zu ansteigt.
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Fig. g und Io zeigen im Schnitt verschie dene Formen, die das Schlangenrohr
aufweisen kann.
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Fig. II und 12 zeigen in lotrechtem bzw. waagerechtem Schnitt einen
Teil einer Rel;-tifiziersäule mit einem Schlangenrohr, das analog Fig. 10 ausgebildet
ist.
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Fig. I3 und 14 zeigen im Aufriß bzw. in Draufsicht, wie im einzelnen
bei einem Rektifizierungsapparat gemäß Fig. 3 die Ronden sate entnommen und die
Rektifizierflüssigreiten eingespritzt werden.
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Auf Fig. I ist eine Vorrichtung dargestellt. durch welche der Rektifiziervorgang
unter Ersatz der gegenwärtig in den Destilliersäulen angewandten Durchrühr- oder
Wascharbeit ausgeführt werden kann. Wie bereits eingangs erwähnt, besteht diese
Rektifizierarbeit im wesentlichen darin, daß man mit hoher Geschwindigkeit die aufeinanderfolgenden
Windungen eines zur Scheidung dienenden Schlangenrohrs von dem zu rektifizierenden
Dampf durchströmen läßt, und daß man in dieses Schlangenrohr die Rektifizierfiüssigkeit
entweder durch Einspritzung oder durch Ansaugung unter der Wirkung des Dampfstroms
selbst einführt. Der Dampf zerstäubt die Flüssigkeit, und diese Zerstäubung ruft
eine innige Berührung zwischen der Flüssig keit und dem Dampf hervor, was die Rel;tifiziervorgänge
erhebt ich begünstigt. Diese Rektifizierung erfolgt infolge dieser aus gezeichneten
WIischung, und die fiüssigeii Bestandteile scheiden sich ab, um in der Rinne oder
dem Kanal aufgefangen zu werden, der den äußeren Teil des Schlangenrohrs bildet,
das einen mehr oder weniger abgeflachten Querschnitt aufweist; die Flüssigkeit wird
dabei in diese Rinne oder diesen Ranal durch die Wirkung der Fliehkraft geschleudert.
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Die Einspritzung der Flüssigkeit erfolgt im inneren oberen Teil des
Schlangenrohrs, da die Fliehkraftscheidung natürlich am unteren äußeren Teil erfolgen
muß. Fig. 1 zeigt den Auszug einer von einem früheren Rektifiziervorgang stammenden
Flüssigkeit sowie die spätere Einspritzung einer neuen Flüssigkeit zwecks neuer
Rektifizierung. Der zu rektifizierende Dampf verläßt das vollständig krulmmlinige,
als Fliehkraftscheider wirkenden Schlangen rohr S, das bei i die Flüssigkeit empfängt,
die gerade hinter dem Austritt i1 der nach der Rektifizierung abgeschiedenen Flüssigkeit
eingespritzt wird. fm übrigen kann das Schlangenrohr geradlinige Teile an den Stellen
aufweisen, wo die innige Mischung der Flüssigkeit und des Dampfes erfolgt, d. h.
dort, wo die eigentliche Rektifizierung stattfindet. Dagegen muß da Schlangenrohr
wenigstens teilweise zur Al)-scheidung der Flüssigkeit nach der Rektifizierung krummlinig
sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich, wie im übrigen auch das
bekannte Waschverfahren, nach dem bekannten Prinzip der gegenwärtig üblichen Rektifizierverfahren
anwenden, wo die zu destilliierende Flüssigkeit den größeren Teil der Rektifizierflüssigkeit
bildet und die aufeinanderfolgenden Böden oder Platten im entgegengesetzten Sinne
wie der zu rektifizierende Dampf durchzieht, wobei die flüchtigen Bestandteile der
Flüssigkeit und die am wenigsten flüchtigen Bestandteile des Dampfes sich bei den
aufeinanderfolgenden Berührungen gegenseitig austauschen.
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In dem oberen Teil der Rektifiziersäule werden dieselben Arbeitsgänge
ausgeführt; aber man benutzt als Rektifizierflüssiglsei. nicht mehr die zu destillierende
Flüssigkeit, sondern die Flüssigkeit, welche von den ersten Verdichtungen der aus
der Rektifiziersäule selbst austretenden rektifizierten Dämpfe stammt, Auf Fig.
2 und 3 sind doppelt wirkende Vorrichtungen zur Destillation von Alkohol gemäß dem
oben beschriebenen XTerfallreil dargestellt, wo einerseits der Alkohol und die Äther
und andererseits das Wasser und die üble, welche weniger flüchtig als Alkohol sind,
geschieden werden. Der Apparat ist doppel: wirkend und nutzt also die latente Verdampfungswärine
des
in einer ersten Säule rektifizierten Alkohols aus, um bei einem kleineren Druck
eine Flüssigkeit von ähn licher Zusammensetzung zu destillieren, die man in einer
zweiten Säule rektifiziert.
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Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird die Rektifizierschlange von
einem zylindrischen I(ranz gebildet, der von einem Metallband gleicher Breite durchzogen
ist, das spiralförmig längs dem inneren Zylinder in der Weise aufgewickelt ist,
daß es die Säule in eine Schlange von geeignetem, beispielsweise parall,elogrammförmigem
Querschnitt umwandelt. Die Entnahme der Flüssigkeit aus jeder Schlangenwindung erfolgt
durch eine Art schmalen Löffels, der ein wenig in bezug auf die Außenwandung vorspringt
und der Bewegung des strömenden Stoffes entgegengesetzt gerichtet ist. Dieser Löffel
wird längs dieser Außenwandung in einer schrägen Linie in bezug auf die Strömungsrichtung
angeordnet, wobei ein stumpfer Winkel mit dieser Richtung gebildet wird.
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Am unteren Teil jeder Windung wird die- -ser Löffel bis nach außen
in einer gleichen, schräg zur Strömungsrichtung liegenden Ebene durch eine enge
Röhre verlängert, die sich darauf krümmt, um die mitgeführte oder entfernte Flüssigkeit
zur Innenwandung der Windung zu leiten, wo jene zu destillierende Flüssigkeit benutzt
wird, um von neuem weniger reine Dämpfe zu rektifirieren.
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Das betrachtete Rohr leitet die mitgeführte Flüssigkeit zu dem äußeren
oberen Teil der Windung, in welche die Flüssigkeit geführt werden soll, und geht
durch diese Windung hindurch, mit deren oberer Wand jenes Rohr verbunden ist; diese
Durchführung des Rohrs erfolgt in einer schrägen Richtung, die sich ein wenig von
der Bewegungsrichtung des strömenden Stoffs entfernt und dazu dient, die Flüssigkeit
gegen die Innenwandung der Windung zu schleudern.
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Zur Durchführung durch die Windung ist das Rohr abgeflacht und erweitert,
um möglichst den der Dampfströmung im Schlangenrohr entgegengesetzten Widerstand
herabzusetzen.
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Die Fig. 13 und 14 zeigen, in welcher Weise die Entnahme der gebildeten
Kondensate und die Einspritzung der Rektifizierflüssigkeit erfolgt. Es sind dabei
nur zwei Leitungsröhren d1 und d2 in Ansicht (Fig. I3) sowie eine einzige Röhre
dz in Draufsicht (Fig. I4) gezeigt, wobei diese Röhren die in der Windung=4 gesammelte
Flüssigkeit der Windung B zuführen, um in dieser eine neue Rektifizierung auszuführen.
Man könnte auch einen einzigen Löffel für mehrere benachbarte Windungen benutzen
und sämtliche in diesen Windungen abgeschiedenen Flüssigkeiten sammeln, um sie darauf
gemeinsam in andere Windungen einzuspritzen.
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Auf Fig. 2 sind zur Erleichterung des Verständnisses der Zeichnung
die Windungen in sieben aufeinanderfolgeden Gruppen gruppiert worden, wobei jede
Gruppe sechs benachbarte Windungen enthält. Diese Gruppen sind mit den BuchstabenD1,
D2, DS, D4, D5, DG, D7, ausgehend vom unteren Teil der Säule, bezeichnet worden.
Elbezeichnet einen Vorratsbehälter, der mit Dampf geheizt wird, um die Verdampfung
der aus der Säule durch die Leitung P austretenden verarmten Flüssigkeit zu bewirken.
Der bei E erzeugte Dampf tritt durch die Leitung aus, die diesen Dampf in die oben
beschriebene Rektifiziersäule au deren unterem Ende einführt. Der Dampf durchströmt
mit großer Geschwindigkeit die Windungen jeder der sieben Windungsgruppen der Säule,
aus denen der Dampf am oberen Ende der Säule durch die Leitung L austritt, welche
ihn in den Verdichter S leitet, der von einer Rohrschlange gebildet wird, die in
einem Kühlbehälter T angeordnet ist. In dieser Rohrschlange S dienen eine Reihe
von aufeinanderfolgenden Ableitungsröhren si, s2, sl, S4, 55, S6 dazu, die erste
Rektifizierflüssilgkeit der Rektifiziersäule zu bilden, und zu diesem Zweck ist
die letzte Abziehleitung, die mit dem Dampfstrom kommuniziert, d. h. diejenige,
welche die flüchtigste Flüssigkeit bei s6 abzieht, mit der Windung 6 der Gruppe
D7 verbunden, um ihre Flüssigkeit in diese Windung 6 einzuspritzen, welche dabei
die letzte Windung der Säule bildet Die anderen Ableitungsröhren s5, s4, s3, sl
und s1 spritzen ihre Flüssigkeit in die entsprechenden Windungen 5, 4, 3, 2 der
Gruppe D7 bzw.
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Windung I der Gruppe. Die in jeder der Windungen der Gruppe D7 ;abgeschiedene
Flüssigkeit wird ihrerseits in den mit derselben Ziffer bezeichneten Windungen der
vorhergehenden Gruppe, benutzt, um die Rektifizierung in dieser Windungsgruppe zu
bewirken usw. In der Gruppe, werden die strömenden Dämpfe außerdem durch die Speisefiüssigkeiten
rektifiziert. Das Speiserohrs, teilt sich zu diesem Zweck in die Röhren al, a2,
a3, a4, aS, aG, welche die entsprechenden Windungen der Gruppe D4 vor der Einspritzung
der in den entsprechenden Windungen der Gruppe D5 abgeschiedenen Flüssigkeiten speisen.
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Die in den Windungen der Gruppe D1 abgeschiedenen Flüssigkeiten werden
durch die Leitung in den Behälter E abgelassen, wo die flüchtigen Bestandteile,
die sich etwa noch in den Flüssigkeiten befinden können, verdampft werden, während
die flüssigen verarmten Rückstände durch die Leitung in in stetiger Weise abgezogen
werden.
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Natürlich wird der Behälter E von zwei Einzelbehältern gebildet werden
können, von denen der erste höher als der zweite ist, und wobei die verarmte Flüssigkeit
von oben nacll unten nacheinander diese beiden Behälter durchfiießt. Lediglich der
zweite Behälter wird mit Dampf geheizt, um das Sieden der verarmten Flüssigkeit
hervorzurufen. Die erzeugten Dämpfe werden in den ersten Be hälter eingespritzt,
was einer ersten Rektifizierung entspricht. Diese Anordnung ist allgemein bekannt
und ist bereits bei verschiedenen Destillationsapparaten benutzt worden.
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Die von ihren flüchtigen Bestandteilen befreite Flüssigkeit fließt
in eine Heizvorrichtung C, wo ihre Wärme ausgenützt wird, um die zu destillierende
Flüssigkeit zu erhitzen, welche in die Heizvorrichtung C durch die Leitung 4 eintritt
und durch die Leitung A1 austritt, um, wie oben erwähnt, die Gruppe D1 der Windungen
der Rektifizierungssäule durch die Röhren a1, a2, a3, a4, a5, a6 zu speisen.
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Die Ableitungsröhren 57, Ss, S9, S10, S11, S1 des zur Abscheidung
und Verdichtung denen den Schlangenrohrs S liefern die Endprodukte der Destillation,
und man kann sie entweder, wie auf Fig. 2 dargestellt, gemischt oder auch getrennt
abziehen, wobei die zuletzt abgezogenen Flüssigkeiten flüchtiger als die zuerst
abgezogenen Flüssigkeiten sind und bei der Alkoholdestillation als Äther bezeichnet
werden.
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Der Behälter T Ibildet den Verdampfungsbehälter für die zweite Säule
und erfüllt infolgedessen dieselbe Aufgabe wie der Behälter E für die erste Säule.
Die im Behälter 7' erzeugten Dämpfe treten durch den oberen Teil V aus und dringen
durch die Leitung L2 in den unteren Teil der zweiten Rektifizierkolonne ein. Die
Dämpfe werden in dieser Kolonne oder Säule rektifiziert, die wie die erste Säule
ausgebildet ist und Windungsgruppen D8, D9, Dto, Dll, D12, Dis, D14 enthält, welche
wie die vorstehend beschriebene Windungsgruppen arbeiten, und der Austritt der Dämpfe
erfolgt durch das Rohr L3, welches die Dämpfe in die Trennschlange.z leitet, wo
sie sich verdichten.
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Der die Schlange, enthaltende Behälter ist in zwei Teile unterteilt.
Der erste Teil T1 enthält die ersten Windungen und der zweite Teil T. die anderen
Windungen. Der Teil T1 des Behälters wird durch den Durchgang der zu destillierenden
Flüssigkeit gekühlt, die unten in diesen Teil des Behälters bei .-l, zutritt, um
in die Heizvorrichtung C1 zu ge langen, die wie die Vorrichtung C der ersten Säule
arbeitet und wie diese geheizt wird.
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Der Teil T2 des Vorratsbehälters wird durch das Wasser gekühlt, das
durch das unter mündende Rohrs eintritt und durch das Rohr R1 oben austritt. Die
sechs Abziehröhren, welche die in den ersten sechs Windungen des Schlangenrohrs
S1 abgeschiedene Flüssigkeit mitführen, liefern wie in der ersten Rektifiziersäule
die Flüssigkeit, die für die letzten Rektifizierungen des Dampfes in der zweiten
Säule dienen. Die anderen aus dem Schlangenrolir S1 abgezogenen Flüssigkeiten bilden
die endgültigen Destillationserzeugnisse. Die an flüchtigen Bestandteile verarmten
Flüssigkeiten, die aus der Windungsgruppe D8 durch die Leitung P5 abgezogen werden,
werden durch eine Pumpe B in eine Leitung P4 gefördert und gelangen von dort in
den Behälter T; die Rückstandsflüssigkeiten werden im unteren Teil von T durch die
Leitung P5 abgezogen, die mit der Heizvorrichtung C1 verbunden ist, aus welcher
die Flüssigkeiten bei P6 austreten.
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Die Speiseflüssigkeit, d. h. die dieser zwei ten Rektifiziersäule
entsprechende zu destillierende Flüssigkeit tritt durch ,40 in den Behälter T1 ein,
um sich in diesem zu erhitzen, zieht aus diesem Behälter durch die Leitung As ab
und tritt in die Heizvorrichtung C1 ein, wo ihre Anwärmung oder Erhitzung zu Ende
geführt wird; schließlich fließt die Flüssigkeit durch die Rohre a7, a8, ae, a10,
a11, a12, welche die zweite Rektifizier säule mittels der aufeinanderfolgenden Windungen
der Gruppe D11 mit Rektifizierflüssigkeit speisen.
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Die Rektifiziersäulen können in großer Zahl auch in anderer Weise,
als beschrielaen und dargestellt, benutzt werden, und man kann die Art der Speisung
der aufeinanderfolgenden Windungen mit Rektifizierflüssigkeit, die aus höheren Windungen
abgezogen ist, ebenfalls abändern. Beispielsweise kann jede Windung die gesamte
aus der vorhergehenden Windung ausgezogene Flüssigkeit aufnehmen.
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Wesentlich ist, daß die zu destillierende Flüssigkeit in die Säule
bis zu einem höher oder niedriger liegenden, der durchschnittlichten Höhe benachbarten
Niveau eindringt. je nachdem wie groß ihr Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ist,
die ausgezogen werden sollen. Die zu destillierende Flüssigkeit bildet das Hauptrektifizieriuittel
für die unteren Windungen, während die Rektifizierung jt den oberen Windungen durch
die Kondensate der ersten Windungen der Verdichtungs schlange ausgefiihrt wird,
wobei diese Kondensate in die oberen Windungen der Rektifiziersäule eingespritzt
werden, um dann weiter in die anderen Windungen, entgegengesetzt der Bewegung der
Dampfströmung zn ziehen.
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Die letzte Windung oder die letzten Windungen des zur Verdichtung
und Abscheidung dienenden Schlangenrohrs können lediglich als Trennwindungen benutzt
werden, d. h. da1
keinerlei Flüssigkeitseinspritzung in diesen Windungen
erfolgt, und daß sie lediglich dazu dienen, die Abscheidung der durch die zu rektifizierenden
Dämpfe mitgerissenen Flüssigkeit zu Ende zu führen. Man kann einen Teil dieser letzten
Windungen oder alle diese Windungen leicht kühlen, damit sich in ihnen der am schwersten
flüchtige Teil des Dampfes kondensiert, der auf diese Weise rektifiziert wird.
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Natürlich können alle Abmessungen, die Zahl der Windungen und die
Verteilung der Aufgaben, welche die Windungen untereinander zu erfüllen haben, in
jedem besonderen Fall entsprechend den Erfordernissen abgeändert werden. Die Figuren
sollen in dieser Beziehung nur als ein Schema angesehen werden, welches zur Erleichterung
des Verständnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens dient.
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Der dargestellte Rektifizierapparat kann in irgendeiner geeigneten
Weise abgeändert werden, indem die Form des Schlangenrohrs geändert wird, indem
die äußeren Wandungen der Rektifiziersäule anders ausgebildet werden, oder indem
diese Rektifiziersäule durch ein Schlangenrohr ersetzt wird, d.h. durch ein spiralförmig
aufgewickeltes Rohr, das von einem Dampfstrom in aufsteigender Richtung durchzogen
wird. Der Querschnitt des Schlangenrohrs kann jede beliebige geeignete Form aufweisen
und kann insbesondere in Richtung der Resultierenden der Fliehkräfte und der Schwerkraft,
welche auf die strömenden Stoffe wirkt, ausgezogen oder gedehnt sein oder auch in
einer zur Richtung dieser Resultierenden etwas mehr geneigten Richtung. Das äußere
Ende oder der Rand des Schlangenrohrs kann eine Sammelrinne oder einen Sammelkanal
Ibilden, der den engsten Teil des Querschnitts des Rohrs schließt. -Es kann indessen
auch für die Anwendung des beschriebenen Rektifizierverfahrens eine absteigende
Bewegung des Dampfes zweckmäßig sein, wie bei dem Schema auf Fig. 3 gezeigt ist.
Der auf dieser Figur dargestellte Rektifizierapparat ist ebenfalls doppeltwirlcend
und enthält die bereits beschriebene zur Abscheidung und Verdichtung dienende Schlange.
Lediglich die Rektifiziersäulen sind anders ausgebildet. Jede dieser Säulen wird
von acht Schlangenrohren mit fünf Windungen ausgebildet, von denen die letzte Windung
unvollständig ist. Die Schlangenrohre der ersten Rektifiziersäule sind mit den Buchstaben
Dj, D2, D3, D4, D5, DG, D7, Ds bezeichnet. Der in dem Behälter E wie in der Anlage
gemäß Fig. 2 entwickelte Dampf steigt in den oberen Teil des Schlangenrohrs Dl,
durchströmt es mit großer Geschwindigkeit und empfängt dabei in jeder Windung eine
immer reicher werdende, zu rektifizierenden Flüssigkeit, wobei die zurückbleibende
Flüssigkeit in jeder Windung nach jeder Rektifizierung geschieden wird. Am Austritt
aus dem Schlangenrohr D, steigt der Dampf durch das Rohrs, in die obere Windung
des Schlank genrohrs D2, wo die Rektifizierung wie in Di erfolgt, und wird in gleicher
Weise nacheinander in die Schlangenrohre D5, 4, D5, D6.
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D7, D5 geleitet, welche der Dampf dabei jedesmal in absteigender Richtung
durchsrömt, bevor er von neuem in die obere Windung der folgenden Schlange mittels
der Leitungen -N3, N4, N5, N6, N7 steigt.
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Die mit einem Dampfstrom benutzte Rektifizierschlange sowie die mit
einem absteigenden Dampfstrom arbeitende Rektifizierschlange können jede beliebige
geeignete Form aufweisen und namentlich, wie vorher angegeben, eine Gestalt erhalten,
bei welcher der Querschnitt in einer schrägen Richtung abgeflacht ist, derart, daß
während der krummlinigen Bewegung die Berührungszeit der strömenden Stoffe infolge
des größeren, in Richtung der Breite des Schlangenrohrs zu durchziehenden Abstands
verlängert wird.
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Ebenso wird die Rektifizierung durch die Herstellung einer Art ziemlich
tiefer und schmaler Rinne mit rauhen Wandungen längs dem Rand des Schlangenrohrs
verbessert, welche den Verschluß für dieses Rohr bildet.
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Die Rektifizierschlange kann in der ganzen Länge krummlinlig sein
und dabei einen konstanten oder veränderlichen Krümmungsradius haben - oder sie
kann auch geradlinige Teile enthalten, die mit krummlinigen Teilen verbunden sind;
in letzterem Falle würden die geradlinigen Teile oder Teile mit großem Krümmungsradius
für die eigentliche Rekti filterung sorgen, d. h. für die Zerstäubung der Rektifizierflüssigkeit
in dem zu rektifizierenden Dampf, während die spätere Trennung oder Abscheidung
der Rückstandsflüssigkeit nach der Rektifizierung in den gekrümmteren Teilen, d.
h. in den Teilen mit kleinerem Krümmungsradius, erfolgen würde. Bei allen Rektifiziervorgängen
soll das Schlangenrohr vollständig gegenüber der Außenatmosphäre isoliert sein,
um Wärmeverluste zu verhüten.
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Ebenso sollen die zur Abführung der geschiedenen Flüssigkeiten dienenden
Röhren vorzugsweise wärmeisoliert sein. Nur am oberen Teil der Rektifiziersäule
kann die Wärineisoherung geschwächt werden, wenn man eine starke Rektifizierwirkung
mit einem kleineren Apparat zu erhalten wünscht, selbst wenn man dafür den Dampfverbrauch
ein wenig steigern müßte.
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Auf Fig. 4 und 5 ist eine dritte Ausführungsform einer Rektifiziersäule
dargestellt, bei der angenommen ist, daß ihre Länge auf
drei Stockwerke
A, B, C beschränkt ist. GetC,ebenenfalls kann die ganze Rektifiziersäule entsprechend
der gewünschten Rektifizierwirkung auch eine größere Anzahl von Stockwerken enthalten.
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Jedes Stockwerk besteht aus einem lotrechten Metallband, das in Form
einer ebenen, zwischen zwei waagerechten Platten liegenden Spirale aufgewickelt
ist. Die untere waagerechte Platte erstreckt sich über die gesamte Oberfläche im
Innern der letzten Windung, die an einem Punkt C beginnt, um sich an dieser Stelle
von dem die Außenwand des Apparats bildenden Zylinder zu lösen, durch J und rll
zu gehen und sich bis zu einem Endpunkt F aufzurollen. Infolgedessen wird diese
Platte nur längs der zwischen dem Kreisumfang ITK und der von der Spirale gebildeten
Linie 1, J, 111 bis zu der Geraden P-n geöffnet sein, welch letztere die beiden
ersten Windungen mit dem Punkt J verbindet. Das bedeutet mit anderen Worten, daß
die Oberfläche des krummlinigen Dreiecks I-P-st in dieser unter ren Platte geöffnet
ist. Die obere Platte dagegen deckt die zwischen der äußeren Wand der Rektifiziersäule
und der Spirale befindliche Oberfläche sowie gleichzeitig die gesamte von der eigentlichen
Spirale eingenommene Fläche ab, läßt aber dafür den innerhalb der Spirale liegenden
Flächenteil offen.
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In einer solchen Säule dringt der Dampf in ein Stockwerk durch den
geöffneten Teil der unteren Platte, d. h. durch den Eintritt der Spirale an der
Außenseite ein; dabei strnt der Dampf durch die Spirale in der Richtung von außen
nach innen und tritt durch die zentrale )ffnung der oberen Platte aus, die im Innern
der Säule liegt, um dann in die Öffnung des unmittelbar darüberliegenden Stockwerke
einzudringen.
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Die Entnahmen der abgeschiedenen Flüssig-Leiten erfolgen mit Hilfe
von Löffeln wie bei den bereits früher beschriebenen Apparaten; dabei wird angenommen,
daß am Austritt aus jedem löffelartigen Organ die aus einer Windung abgefiihrte
Flüssigkeit durch die Abziehröhren in die entsprechende Windung des unteren Stockwerks
geleitet wird, indem sie in den inneren oberen Teil dieser Windung eindringt.
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Auf der Zeichnung sind die Röhren d in schematischer Weise dargestellt;
in \\7irlilichlieit verlaufen sie am Austritt aus dem Löffel in Richtung des Einspritzpunktes
in der entsprechenden Windung des unteren Stockwerks, indem sie der Richtung der
Spirale in der Bewegungsrichtung des Dampfes folgen, um die Abführung der von ihnen
aufgenommenen Flüssigkeiten zu erleichtern.
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In allen Fällen ist der zur Entnahme der abgeschiedenen Flüssigkeiten
dienende Löffel auf seiner Windung in Stromrichtung vor der Einspritzstelle der
zu rektifizierenden Flüssigkeit angeordnet, wie man auf Fig. 6 sieht.
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Die Ausführungsfonn der Rektifiziersäule gemäß Fig. 7 und 8 gleicht
im wesentlichen der an Hand von Fig. 4 und 5 beschriebeneii Ausführungsform, mit
der Ausnahme, daß die waagerechten Platten, welche die Stockwerke oben und unten
begrenzen, durch Kegel mit lotrechter Achse in der Weise ersetzt sind, daß die Spirale
allmählich von außen nach innen ansteigt.
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Man könnte auch eine Rektifiziersäule ähnlicher Art herstellen, bei
welcher die kegelförmigen Teile, welche den Verschluß der Stockwerke vor den Windungen
bilden, umgeliehrt sind, damit die Spirale sich von außen nach innen senkt.
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Bei den beiden zuletzt beschriebenen Ausführungen (vgl. Fig. 4 bis
8) kann man leicht im Innern jedes Stockwerk die Einspritzung der nach einer Rektifizierung
abgeschiedenen Rektifizierflüssigkeit von einer Windung zur folgenden äußeren Windung
an deren inneren; feil vornehmen, indem man den Boden der zum AbÜ1.bren der ausgeschiedenen
Flüssigleiten dienenden Rinne in der auf Fig. 12 gezeigten Weise öffnet.
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Die in der letzten äußeren Windung aufgefangene Flüssigkeit wird
dabei beispieisweise in die vorletzte innere Windung des darunterliegenden Stockwerks
eingespritzt, damit die aus dieser Windung austretende Flüssigkeit nach aufeinanderfolgendem
Ab ziehen und Einspritzen in die letzte äußere Windung dieses unteren Stockwerk
und von dort aus in die vorletzte innere Windung des nächsten darunterliegenden
Stockwerks gelangt usw., bis die Rektifizierflüssigkeit in die Windung des tiefstliegenden
Stockwerks eingespritzt wird, aus welcher sie in den Verdampfungsbehälter fließt.
Di,e letztinnere ein -dung jedes Stockwerk wird in einem solchen Falle lediglich
und ausschließlich zur Trennung der Flüssigkeit dienen, die von dem Dampf mitgerissen
wird, und infolgedessen e ird es keinerlei Flüssiglieitseinspritzung in dieser Windung
geben.
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Die Rektifiziersäulen der Fig. 4 bis 8 sind in der Weise beschrieben
worden, als ob sie Schlangenrohrwindungen mit reehtwinliligelll Querschnitt enthielten;
sie konnten aber natürlich auch Schlangenrohre mit irgentleinem andern Querschnitt
enthalten ilisbesondere Schlangenrohre mit den Querschnittsformen, wie sie auf Fig.
9 und IO dargestellt sind.
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In einem solchen Falle kann die Spirale von einem elastischen Metallbad
gebildet werden, das an der oberen Platte angelötet ist und sich an seinem unteren
Teil auf einem
kleinen Plättchen abstützt, das auf der unteren Platte
einen Vorsprung bildet und mit dieser verlötet ist. Die Fliehkraftwirkung, welche
die Spirale gegen dieses Plättchen drüclçt, sorgt für eine Dichtung, die für die
Betri,ebsbedingung eines Apparates ausreicht.
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Fig. 11 zeigt teilweise drei Stockwerke einer Rektifiziersäule der
auf Fig. 4 und 5 gezeigten Art, wobei die Schlangenrohre die auf Fig. Io gezeigte
Querschnittsform aufweisen. Die Säule wird von einem geriffelten Zylinder gebildet,
und die aufeinandierfol,genden. Stockwerlçe sind in der oben beschriebenen Weise
angeordnet.
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Fig. I2 zeigt, wie die Entnahme der durch Filehkraft abgeschiedenen
Flüssigkeit von Windung zu Windung in Richtung von innen nach außen, wie oben beschrieben,
ausgeführt wird.
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Die zuletzt beschriebenen Rektifiziersäulen arbeiten unter denselben
Bedingungen wie die Rektifiziersäulen in den Anlagen gemäß Fig. 2 und 3, d. h. die
Rektifizierflüssigkeit wird zum größeren Teil von der zu desüllierenden Flüssigkeit
gebildet, die in die Rektifiziersäule ungefähr in der Mitte ihrer Höhe eindringt,
und zwar entweder höher oder tiefer, je nachdem, ob der Gehalt der Flüssigkeit an
flüchtigen Bestandteilen, die ausgezogen werden sollen, größer oder kleiner ist.
Die Rektifizierflüssigkeit des oberen Teils Ider Säule wird von den ersten Kondensaten
des aus der Säule austretenden und sich in einer Tr.enn-oder Verdichtungsschlange,
wie oben beschieben, kondensierenden rektifizierten Dampfes gebildet.
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Es ist bis jetzt vorausgesetzt worden, daß der Querschnitt des Schlangen,rohrs
konstant sei; in Wifidichkeit aber, und zwar namentlich im Falle der Alkoholdestillation,
soll der Querschnitt des Schlangenrohres fortschreiten d abnehmen, um die 5 tröm-ungsges
chwindigkeit des Dampfes, d. h. die Wirksamkeit der Rektifikation, aufrechtzuerhalten,
da man während der Rektifikation ein sich verdichtendes Dampfvolumen durch ein Alkoholvolumen
ersetzt, das um ein Drittel kleiner ist, und da die Druckverminderung im allgemeinen
diese Volumenverminderung infolge der fortgesetzten Senkung der Temperatur nicht
austgleicht.
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Bei dem Apparat gemäß Fig. 2 kann der Ouerschnitt entweder durch
Venninderung der Ganghöhe der Spirale oder dadurch vermindert werden, daß man die
äußere Wandung der Säule konisch verjüngt, oder es können auch diese beiden Mittel
vereinigt werden.
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Bei den Rektifiziersäulen, die den auf Fig. 4 bis 8 gezeigten Anordnungen
entsprechen, können die Abmessungen des Schlangenrohs sich in derselben Weise in
jedem Stoclnverk ändern, obwohl es genügen kann, den Querschnitt stufenweise von
einem Stockwerk zum andern zu verändern.
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Bei allen Rektifiziersäailen erfolgen die Einspritzungen der Rektifizierflüssigkeit
in Richtung der Bewegung des Dampfes, und der Austrittsquerschnitt wird in der Weise
gewählt, daß so weit wie möglich die kinetische Energie der Flüssigkeit aufrechterhalten
wird, derart, daß möglichst die Widerstände gegen die Bewegung und infolgedessen
die von dem strömenSdten Dampf bei seiner Ausdehnung zur Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit
der beiden strömenden Stoffe aufzuwendende Arbeit begrenzt werden. Zu diesem Zweck
kann man auch bei jeder Einspritzung die eingespritzte Flüssigkeitsmenge begrenzen
und die Einspritzung in zwei oder noch mehr Teileinspritzungen unterteilen, die
in besonderen Windungen ausgeführt werden, wenn das einzuspritzende Volumen verhältmsmäßig
groß ist.