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Kessel zur fraktionierten Destillation von Flüssigkeiten Es ist bekannt,
in einem von außen beheizten Kessel leine drehbare, schraubenförmig verlau£endle
Rinne anzuqrdnen, die die zu destillierende Flüssigkeit durch den Kessel fördert,
den sie bis zur Entnahmestelle im Gegenstrom zu der Durchavanderung dhrch die Rinne
durchili,eßt. Hierbei konnte nur ein Destillat erzeugt und - diem Kessel entnommen
werden. Da die Fälle sehr häufig sind, wo eine Reihe von Destillaten erzeugt werden
soll, wurde ferner eine Bauart in Vorschlag gebracht, bei welcher an verschiedenen
Stellen der Rinne die jeweilig gerade dort sich bildenden Dämpfe lentnommlen werden
konnten. Durch die benutzten Mittel war dabei die Gewähr dafür vorhanden, daß jedes
Flüssigkeitsteilchien den ihm genau vorgeschriebenen sehr langen Weg unbedingt zurücklegen
mußte, und da auch der Weg des Hleizmittels der immer gleichbleibende, genau vorgezeichnete
war, so mußte als Folge davon an jeder Stelle des Kessels immer eine bestimmte Temperatur
herrschen, die von derjenigen der Nachbarschaft abwich und gerade den dieser Temperatur
entsprechenden Dampf entstehien ließ. Indessen machte es bauliche Schwierigkeiten,
diese verschiedenen Dämpfe aus dem im Innern des Kessels sich drehenden Zylinder
nach außen zu führen.
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Im Sinne der Erfindung gelangt man zu einer überraschend einfachen
Bauart dadurch, daß man die Rinne in einem gegenüber dem Kesseiraum vollständig
abgedichteten Zylinder unterbringt, weil man dadurch in die Lage kommt, ohne wesentliche
bauliche Schwierigkeiten getrennt aus dem Zylinderraum und dem Kesselraum die darin
sich bildenden Dämpfe abzuziehen. Man erhält also gegenüber dem früheren Vorschlag
mit der im Kessel sich drehenden Rinne anstatt nur eines Dlestillates deren zwei.
Sind mehr Destillate lerwünscht, z. B. vier, so erfolgt erfindungsgemäß in Übereinanderanordnung
von zwei Kesseln dieser Art deren bretriebliche Hintereinanderschaltung, indem die
dem ersten Kessel lentnommrene Flüssigkeit auf gleichem Wege wie beim ersten Kessel
den zweiten Kessel durchwandert. Man erhält auf diese Weise also zweimal zwei Fraktionierungen,
also vier. Die Übereinanderanordnung ermöglicht aber auch, abgesehen von der dadurch
bedingten Raumeinsparung, die Errillung einer wärmetechnisch ganz hervorragend arbeitenden
Anlage, weil die Feuerungsgase
hierbei nicht nur ihrem natürlichen
Bestreben, nach oben zu wandern, folgen können, sondern auch durch entsprechende
Kanalführung für eine Beheizung der gesamten Umfläche der Kessel durch die Heizgase
Sorge getragen werden kann. Die beiden Kessel werden noch mit einer gemeinsamen
Um,-: mantelung versehen und alle Hohlräume mit Asbestwolle o.dgl. ausgestopft,
so daß keine wesentllchen Wärmeverluste entstehen können.
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Die Kondensatoren zum Auffangen der Destillate lassen sich an den
dadurch gewonnenen hohen Seitenwänden gleichfalls sehr geeignet anbringen.
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Es sei hier Erwähnt, daß man natürlich auch zusätzliche Beheizungen,
insbesondere für den oder die im Kesselinnern untergebrachten Zylinder. anwenden
kann, sei es unter Verwendung einer Heizflüssigkeit oder unter Verwendung elektrischer
Beheizung. Erwähnt sei auch, daß die bedeutenden Vorteile der früheren Vorschläge
auch bei vorliegender Bauart vorhanden sind. Diese Vorteile liegen einmal darin,
daß in der Rinne immer nur verhältnismäßig kleine Massen der-Hitzeeinwirkung ausgesetzt
sind. Die Feuersgefahr ist daher äußerst genug, und außerdem wird ein starkes Schäumen
dadurch wirksam verhindert. Bei andersartig eingerichteten Anlagen ist das Schäumen
mitunter derart stark, daß dadurch der ganze Betrieb in Frage gestellt wird. Ein
weiterer Vorteil liegt in der außerordentlich großen Verdunstungsfläche.
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Da nämlich die Rinne in die Flüssigkeit, die sich unten am Ressielboden
befindet, eintaucht, so ist der drehbare Zylinder dauernd innen und außen von Flüssigkeit
benetzt, so daß überraschend große Tagesleistungen erzielt werden. Die Entnahme
aus dem Kessel oder den Kesseln erfolgt durch Überlauf, so daß die Innehaltung des
Flüssigkeitsniveaus im Kessel nicht der Wartung bedarf.
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Werden sechs Fraktionierungen verlangt, so kann man drei Kessel in
geeigneter Weise zusammenstellen. Bei acht Fraktionierungen erhalten die erforderlichen
vier Kessel eine solche Aufstellung, daß sie in den Ecken eines Quadrates liegen.
Einem der oberen Kessel wäre dabei die zu behandelnde Flüssigkeit als Ausgangsmaterial
zuzuleiten und schließlich einem der unteren beiden Kessel zu entnehmen. Selbstverständlich
läßt sich dabei ganz nach Bedarf die eine oder andere Fraktionierung unterdrücken,
so daß man auf diese Weise für alle nur denkbaren Anwendungen die flentsprechende
Anzahl Fraktionierungen erhalten kann.
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Eine solche Anlage bietet weitgehendste .Anlvendungsmöglichkeiten.
Handelt es sich z. B. um Teerdestillation, so kann die Erreichung von vier Fraktionierungen
erwünscht sein, indem dabei Leichtöl, Mittelöl, Schweröl und Anthrazenöl gewonnen
werden, während als Rückstand Pech austritt. Ganz allgemein I;ann die Anlage in
der chemischen Industrie .-\nwendung finden, sogar auch in der Fettsäreindustrie.
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Mit ganz besonderem Vorteil findet eine solche Anlage Verwendung
zur Behandlung der bekanntlich sehr lempfindlichen Schwelteere. Während Teere, die
aus den Gasanstalten kommen und bein etwa 800 bis 900 erzeugt wurden, verhältnismäßig
unempfindlich sind und demgemäß verhältnismäßig leicht zu destillieren sind, handelt
es sich bei den erwähnten Schwelteeren um solche, die bei erheblich niedrigeren
Temperaturen im Schwelverfahren durch ein Spülgasverfahren gewonnen werden. Diese
erfordern eine sehr schonende Behandlung. Ist eine solche nicht vorhanden, so finden
unerwünschte Zersetzungen statt, und zwar unter entsprechender Herabsetzung der
Ölausbeute, oder aber es ist zwar die Ölausbeute die gleiche, aber es ergeben sich
weniger Prozente an dem jeweilig gewünschten Ö1 und dafür andere, unerwünschte Öle
nebenher. Bei schonendel Behandlung, nämlich durch Behandlung mit der erfindungsgemäßen
Anlage, kann auf diese Weise aus einem Schwelteer prozentual erheblich mehr an wertvollem
Öl gewonnen werden. Die schonende Behandlung ergibt sich dabei aus folgendem: Durch
die absolute Gewähr für Einhaltung bestimmter Temperaturen und durch den Um stand,
daß die Flüssigkeitsteilchen zu dauernder Wanderung veranlaßt werden, besonders
aber auch durch den Umstand, daß die Flüssigkeitsteilchen die Rinne in der einen
und den Kessel in der entgegengesetzten Richtung durchwandern, wirkt die Rinne bzw.
der sie enthaltendFe Zylinder auf dem Wege der Durchwanderung durch den Kessel als
ständig an Wirkung zunehmender Wänneentzieher auf die im Kessel befindliche Flüssigkeit
ein.
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Zu der erwähnten dauernden Wanderung können die Flüssigkeitsteilchen
auch zusätzlich noch durch ein in der Regel zu verwendendes Rührwerk veranlaßt werden.
Hiernach kahn es nicht vorkommen. daß ein am Kesselboden etwa stilliegendes Flüssigkeitsteilchen
überhitzt wird und dabei eine unzulässig hohe Temperatur annimmt, bei der die oben
erwähnte unerwünschte Zersetzung eintreten würde. Der V;erlauf der bestimmt einhaltbaren
Temperaturen ist der, daß vom Eintritt in den Zylinder bis zum Verlassen des Z-linders
die zu behandelnde Flüssigkeit gleichmäßig zunehmend mehr und mehr erhitzt wird
und daß sie im Augenblick der Entleerung in den Kessel, der ja den Feuerungsgasen
unmittelbar ausgesetzt ist, zwar schnell
eine ,erhleblich höhere
Temperatur annimmt, die aber dann blei der Durchwanderung durch den Kessel wegen
der oben angegebenen wärmeentziehenden Wirkung des Zylinders im wesentlichen konstant
bleibt.
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Erwähnt sei noch, daß die günstigen Betriebsverhältnissle und die
hohe erreichbare Leistung zum Teil auch darauf zurückzuführen sind, daß der Zylinder
einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat, so daß sich ein nur sehr schmaler
und demzufolge verhäknismäßig hoch mit Flüssigkeit angefüllter Ringraum zwischen
Zylinder und Kessel ergibt.
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Durch die schon oben angegebene neue Lösung der Aufgabe, den Kessel
für mehrere Fraktionierungen geeignet zu machen, braucht jetzt nur eine leinzige
Fraktion aus dem sich drehenden Zylinder, der gegenüber dem Kesselinnern abzudichten
ist, nach außen herausgeführt zu werden.
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Zur Erreichung dieses Zieles ist erfindungsgemäß die Abdichtung des
Zylinders gegenüber dem Kessel durch zwei konzentrisch ineinanderpassende Hülsen
erzeugt, die sich an den beiden Zylinder- bzw. Kesselenden befinden und von denen
sich-die eine, z.B. die Innenhülse, am Kessel befindet, während die Außenhülse sich
gegen den Zylinder abstützt.
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Die Abstützung erfolgt hierbei in der Weise, daß ein in dem dem Zylinder
zugekehrten Ende der Hülle untergebrachter abgefederter, zweckmäßig gußelserner
Schleifnng unter regelbarem Federdruck- in dichter Anlage am Zylinder gehalten wird,
wobei zum Zwecke der erwähnten Regelung die beiden Hülsen in Achsrichtung zueinander
verschiebbar sind.
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Auf diese Weise wird durch die beiden Hülsen ein abgedichteter Zwischenraum
geschaffen, durch den dile im Zylinder erzeugten Dämpfe nach außen abgeführt werden
können. In diesen Zwischenraum ergießt sich die von der Rinne geförderte Flüssigkeit,
nachdem sie den Zylinder vollständig in dem schon oben erwähnten schraubengangfönnigen
Wege durchlaufen hat. Die Außenhülse erweitert sich nach unten zu seinem einen Flüssigkeitsverschluß
bzw. Traps enthaltenden Trog, und indem in beiden Hülsen sich üblerdeckende Öffnungen
vorgesehen sind, kann auf diese Weise die aus dem Zylinder austretende Flüssigkeit
zwar durch den Flüssig: keitsverschluß hindurch nach dem Kessel gelangen, während
die Dämpfe am Durchtritt zum Kessel durch den Flüssigkeitsverschluß verhindert sind.
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Die Flüssigkeit durchwandert nunmehr nach Verlassen des Zylinders
den Kessel und verläßt ihn am gegenüberliegenden Ende, so daß sie hierbei im Gegenstrom
zur Flüssigkeit im Zylinder sich bewegt.
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Die im Kessel sich bildenden Dämpfe werden durch entlang einer Mantellinie
im ob ersten Teil des Kessels angeordnete Öffnungen entnommen, die durch leine gemeinsame,
den Heizgasen ausgesetzte Kappe überdeckt ist.
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Auf diese Weise wird einer unerwünschten Rückverfiüssigung hinter
der Entuahmestelle wirksam vorgebeugt.
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Die Überwachung und der gesamte Betrieb gestalten sich außerordentlich
einfach. Die Beeinflussung der Destillationstemperatur erfolgt durch Regelung der
Heizung. Um die Verdampfung in der Trommel noch darüber hinaus zu regeln, kann die
Umlaufgeschwindigkeit der Trommel entsprechend verändert werden, da hierdurch die
Dauer des Aufenthaltes des Gutes in der Trommel geändert wird.
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Ebenso wie die vorgenannten Einzeleinrichtungen gehört auch der Vorschlag
zur Erfindung, zwei gleiche Kessel übereinander anzuordnen, die betrieblich dadurch
in Hintereinanderschaltung liegen, daß die den oberen Kessel verlassende Flüssigkeit
dem Zylinder des unteren zugeführt wird. . Di,eb Einrichtung ist hierbei derart
getroffen, daß die Heizgase die gesamte Oberfläche der Kessel besptilen und dabei
im Gegenstrom zur Flüssigkeit im Kessel geführt sind.
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Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an einem
Ausfählrungsbeispiel, und zurar zeigt die Abb. 1 einen mittleren Längsschnitt durch
den Kessel, während die Abb. 2 und 3 schematisch die Anordnung zweiter Kessel übereinander
darstellen.
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In einem Kessel r ist eine Welle z gelagert, auf der lein Zylinder
3, drehbar im Kessel, angeordnet ist. Dler Zylinder enthält eine Rinne, die dadurch
gebildet ist, daß an seiner h-inenwandung eine schraubenförmig verlaufende Wand
4 mäßiger Höhe befestigt ist, die am linken Ende des Zylinders endet und die dorthin
gebrachte Flüssigkeit zufolge entsprechender Drehrichtung in einen spiralförmig
gestalteten Schöpfer 5 eintreten läßt, der die Flüssigkeit an dem der Welle 2 benachbarten
Ende 6 austreten läßt. Indessen ist ,das Schöpferende 6 nur nach dem benachbarten
Zylinderboden hin offen, so daß die bis über Achshöhe gehobene Flüssigkeit sich
nur durch den Zylinderboden entleeren kann. Der Zylinderboden weist eine Öffnung
7 auf, so daß die am Kessels befestigte Absaugeleitung 8 der im Innern des Zylinders
3 sich bildenden Dämpfe die freie Zylinderdrehung nicht verhindert.
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Um Kessel und Zylinder gegeneinander abzudichten, sind an beiden
Enden des Zylinders bzw. Kessels konzentrische Hülsen vorgesehen, die sich axial
zueinander verschieben
lassen, und zwar ist die Innenhülse 9 an
der Kesseiwand befestigt, während die Außenhülse 10 frei verschieblich auf der Innenhülse
sitzt und in einer Erweiterung 1 1 einen unter Wirkung von Federn 12 stehenden Gußeisenring
13 trägt. Das äußere Ende der Außenhülsen lo ist unverrückbar, aber einstellbar
durch eine mittels Handrad 14 drehbare Schraubenspindel 15 gehalten, so daß das
Maß des Andruckes, mit welchem der gußeiserne Ring I3 gegen den Zylinderboden drückt,
geregelt werden kann. Insoweit, wie beschrieben. findet sich auf dem anderen Kesselende
die gleiche Anordnung, nur daß es sich dortselbst bei dem Rohr 16 um das Zuleitmlgsrohr
für das Rohmaterial handelt.
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Am unteren Ende erweitert sich die Außen hülse 10 auf dem linksseitigen
Ende der Zeichnung zu einem Trog 17, der einen Flüssigkeitsversbhluß bildet, indem
zufolge Einbaues einer Trennwand IS zwar die Flüssigkeit aus dem Trog austreten
und in den Kessel gelangen kann, aber die im Zylinder entwickelten Dämpfe an diesem
Ubertritt verhindert sind. Zugang zu dem Trog erhält die Flüssigkeit durch in beiden
Hülsen vorgesehene Öffnungen, die sich überdecken, auch wenn die Hülsen mehr oder
weniger zueinander verschoben werden.
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Die im Kessel I sich bildenden Dämpfe gelangen durch die von einer
Kappe 19 überdeckten Öffnungen 20 zum Entnahmerohr 21.
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Die Kanalführung für die Heizgase ist derart, daß die Kappe 19 von
den Heizgasen umspült wird.
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Das Rohmaterial tritt durch das Rohr 16 ein. Zufolge der Drehung
des Zylinders 3 gelangt die Flüssigkeit allmählich nach dem linksseitigen Ende des
Zylinders und in der oben beschri!ebenen Weise in den Kessel 1, den sie durch den
Überlauf 22 verläßt. Im Zylinder und Kessel hat hiernach die Flüssigkeit gegenläufige
Bewegungsrichtung.
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Die Abb. 2 und 3 zeigen zwei Kessel in Übereinanderanordnung. Sie
werden in gleicher Weise von der Flüssigkeit durchlaufen; nur wird hier der untere
Kessel nicht van Rohmaterial gespeist, sondern von der aus dem oberen Kessel austretenden
Flüssigkeit.
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Mit 23, 24, 25, 26 sind vier Kondensatoren bezeichnet, aus denen,
wenn das Ausgangsmaterial Rohteer ist, ein Leichtöl, ein Mittelöl, ein Schweröl
und ein Anthrazenöl entnommen werden können. Im Gegensatz zu dem auf der Zeichnung
dargestellten Schema können die Kondensatoren sehr raumsparend an den Seiten der
Umhüllungswand 27 angeordnet werden, die vorgesehen ist, um die Kessel mit einem
Isolierstoff, z. B. Asbestwolle, zu umkleiden. Dler Feuerungsraum ist mit 28 bezeichnet.
Durch sie wird der untere Kessel unmittelbar beheizt; aber auch der obere Kessel
kann durch eine Verbindungsleitung 29 der unmittelbaren Einwirkung der Heizgase
ausgesetzt werden. Durch Anbringung von Trennwänden 30 werden die Heizgase derart
geführt, daß die gesamte Oberfläche der Kessel von ihnen bestrichen wird. Dies ergibt
sich bei Betrachtung der Abb. 3, in deren Heizkanäle in der bekannten Darstellungs
weise kleine Kreise mit einem Punkt oder Kreuz in der Mitte eingetragen sind, wobei
ein Kreis mit Punkt leinen auf den Beschauer gerichteten Pfeil und ein Kreis mit
einem Kreuz einen Pfeil gegenteiliger Richtung darstellt. Die Heizgase bestreichen
zunächst den unteren Teil des Kessels von vorn nach hinten, darauf die beiden Seitenteile
31 von hinten nach vorn, darauf den Oberteil 32 von vorn nach hinten, dann den unteren
Teil des oberen Kessels von hinten nach vorn, dann die Seitenteile 33 von vorn nach
hinten und schließlich den Oberteil 34 von hinten nach vorn, um endlich durch den
Schornstein 35 auszutreten.
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Eine solche Kesselanlage kann ortsfest montiert werden; sie kann
aber auch, wie in den Abb. 2 und 3 schlematisch dargestellt ist, fahrbar sein.
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PATENTANSPROCHE: I. Kessel zur fraktionierten Destillation von Flüssigkeiten
mit einer drehbaren, schraubenförmig verlaufenden, der Einwirkung einer Heizquelle
ausgesetzten Rinne und mit Anordnungen, die die zu destillierende Flüssigkeit durch
die Rinne und von dort in den Heizkessel überführen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rinne in einem gegenüber dem Kessel (1 vollständig abgedichteten Zylinder (3)
untergebracht ist.