DE747516C - Verfahren und Vorrichtung zum Destillieren bzw. Rektifizieren von Fluessigkeitsgemischen - Google Patents

Description

(RGBl. Π S. 150)

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 2. OKTOBER 1944

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

^i 747 KLASSE 12 a GRUPPE

If2201 IVaji2a

sind als Erfinder genannt worden

Patentiert im Deutschen Reich vom 8. Mai 1942 an Patenterteilung bekanntgemacht am 3. Februar 1944

Bei Destillier- und Rektifizierkolonnen mit übereinander angeordneten Böden bestehen bestimmte Zusammenhänge zwischen spezifischer Flüssigkeitsb*elastung, Kolonnendurchmesser, Flüssigkeitsrückstau und Bodenabstand.

Die spezifische Flüssigkeitsbelastung, angegeben in dm³ (Liter)/sec/mV ergibt sich unabhängig vom Durchmesser der Kolonne aus der der Destillation zugrunde liegenden Aufgabe.

Ersetzt man Kolonnen von kleinem Durchmesser durch solche mit wesentlich größerem Durchmesser, so ergeben sich in bezug auf die Flüssigkeitsbelastung dadurch schädliche Auswirkungen auf den Rückstau der Flüssigkeit und damit auf die Gleichmäßigkeit des Austauschvorganges, daß die kreisförmige Bodenfläche quadratisch, dagegen die Durchmesser und damit die Strömungsarbeiten nur linear zunehmen. So fließt z. B. bei einer spezifischen Flüssigkeitsbelastung von 5 1/sec/ m² über einen Kolonnenboden mit einem Durchmesser von 0,5 m und einer Strömungsbreite von 0,5 m ein Liter Flüssigkeit in der Sekunde, während über einen Boden von 5 m Durchmesser und 5 m Strömungsbreite 100 Liter Flüssigkeit in der Sekunde strömen. *

Bei gleicher Belastung der Strömungsbreite in beiden Fällen müßte die Strömungsbreite bei Verwendung des letztgenannten Kolonnenbodens aber 100 X 0,5 = 50 m betragen. Da in Wirklichkeit aber nur der 10. Teil der ■Strömungsbreite zur Verfügung steht, erhöht sich allein durch die 10 fache Belastung der Strömungsbreite der Rückstau ganz erheblich. Eine weitere Erhöhung des Rückstaues ergibt sich dadurch, daß beim Kolonnenboden mit o,S m Durchmesser die Strömungslänge nur etwa 0,45 m beträgt, bei einem Bodendurchmesser von 5 m dagegen etwa 4,5 m, also etwa das 10 fache. *^;

Zwecks Erreichung eines gleichmäßigen Austauachvorganges zwischen Dampf und Flüssigkeit kommt es demnach darauf an, den schädlichen Rückstau zu vermeiden bzw. in niedrigen Grenzen zu halten. .

Die strömungstechnischen Voraussetzun-

gen hierfür sind, abgesehen von der weitgehenden Beseitigung aller Strömungswider-_ stände auf den Böden, zwei grundlegende Forderungen:

i. Vergrößerung der Strömungsbreite und 2. Verkürzung des Strömungsweges. Erfindungsgemäß werden diese durch die aus Abb. ι ersichtlichen, schematisch dargestellten Verfahrensmaßnahmen weitgehend er- , ίο füllt.

Die in eine Kolonne in der angegebenen rfeilrichtung eingeführte Flüssigkeit α wird i durch eine Verteilvorrichtung b in beliebig j viele gleich große "Teilströme C₁C₂... aufge- j teilt, von denen jeder auf einen flächenmäßig j gleich großen Teilabschnitt U₁ d₂... des obersten Bodens C₁ geleitet wird. Durch die Aufteilung des Bodens e_x in die Teilabschnitte J₁ (L. . . wird die gesamte Einströmungsbreite der Flüssigkeit, verglichen mit einem nicht aufgeteilten Flüssigkeitsstrom, für den als größte Breite nur der Durchmesser des Bodens zur Verfügung steht, vervielfacht.

L^Tm nun auch die Ausströmbreite der Flüs- ?_5 sigkeit aus dem iioden auf die gleiche Größe zu bringen, werden die Flüssigkeitsteilströme ^ci ^C2... jeweils in der vollen Breite der Teilabschnitte d₁ d.>... auf die in der Strömungsrichtung nächstfolgenden Teilabschnitte d-i d-i... des darunterliegenden Bodens im Sinne der Pfeilzüge, die sich sinngemäß durch die ganze Kolonne fortsetzen, geleitet. Hierbei wird die gleichsinnige Flüssigkeitsführung gewahrt.

Bei Anwendung der gegensinnigen Flüssigkeitsführung wird, beispielsweise nach Abb. 2, erfindungsgemäß die Flüssigkeit jeweils aus dem Teilabschnitt des höher liegenden Bodens entsprechend den in der Abbildung" angegebeneu Pfeilzügen auf den unmittelbar darunter-• liegenden Teilabschnitt geleitet.

Eine beispielsweise Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Erfindung ist aus Abb. 3 ersichtlich, welche einen Horizontalschnitt durch eine Kolonne darstellt, und zwar in Draufsicht auf einen Boden. Dieser Boden ist durch zweckmäßig polygon- und radialartig angeordnete Trennwände α_Λ a₂ ... und O₁ b₂... beispielsweise in 18 gleich große Teilabschnitted_xd₂...d_ls unterteilt..DieTrennwände können gegebenenfalls zur Vereinfachung der Herstellung von oben bis unten durch die Kolonne verlaufen, wobei sie gleichzeitig als Versteifung dienen. Abb. 4 zeigt den in Abb. 3 beispielsweise ; angegebenen Schnitt A-B durch eine radiale ■ Trennwand und gibt die Anordnung der Vor- i richtung für die Flüssigkeitsführung von einem Teilabschnitt zum anderen wieder. Die in Abb. 4 angegebenen Teilabschnitte der ; übereinanderliegenden Böden stimmen mit ' den Bezeichnungen der Teilabschnitte in Abb. 3 überein. An dem Ende jeder Teilfläche, beispielsweise .bei 1I₁₁ und d_la', bilden schräg oder abgeknickt angeordnete, über die 6g gesamte Breite der Teilflächen reichende Füh-

■. rungsbleche / den Überlauf von den Teilrläehen eines Bodens zu den jeweils in der Strömungsrichtung nächstfolgenden Teilflächen

: des darunterliegenden Bodens, im angegebenen Beispiel· von der Teilfläche d_u nach d_n'> von ί/,ο' nach d_ln" usw. Mit diesen durch die ganze Kolonne von Teilfläche zu Teilfläche sich wiederholenden Vorrichtungsmerkmalen wird beispielsweise die gleichsinnige Strömungsführung gemäß der schematischen Darstellung in Abb. 1 erreicht.

Der bei Durchführung des Verfahrens gemäß Erfindung in einer Austauschkolonne gegenüber einer Kolonne bekannter Bauart mit nicht aufgeteilten Bodenflächen und demzufolge nicht aufgeteiltem Flüssigkeitsstrom erzielte technische Fortschritt ist aus folgenden Punkten ersichtlich:

1. Durch die Aufteilung der Kolonnenböden in eine beliebige Anzahl von Teilabschnitten, von .denen jeder als selbständig wirkender Boden aufzufassen ist, lassen sich insbesondere bei Großraumkolonnen mit beliebig großem Durchmesser dieselben günstigen FIüssigkeitsbelastungen und Verstärkungsfähigkeiten erreichen, wie sie bei Kolonnen von kleinem oder mittlerem Durchmesser erreichbar sind. Gleichzeitig verringern sich durch die gemäß Erfindung erreichte Zusammenfassung" vieler Teilkolonnen zu einer großen Einheit die Wärmeverluste.

2. Mit der Aufteilung der Kolonne in eine Anzahl von Teilkolonnen mit Hilfe senkrechter Trennwände, welche gegebenenfalls gleichzeitig zur Versteifung der Gesamtkolonne beitragen, können sowohl die Böden als auch die Trennwand und bis zu einem gewissen Grad auch die Kolonnenmäntel aus schwächerem Werkstoff hergestellt, werden. Die bisher bei Kolonnen mit großem Durchmesser notwendigen schweren Metall-, vorzugsweise Eisenkonstruktionen zur Stützung und Ve'rsteifung der Böden fallen praktisch vollständig fort.

3. Die aufgeteilten Kolonnenboden lassen sich leichter ein- und ausbauen als die normalen Böden von Großraumkolonnen.

4. Die mit der Aufteilung der Böden erzielbaren geringen Bodenabstände und die gleichzeitige Verbesserung der Verstärkungsfälligkeit verringern die Bauhöhe der Kolonne und damit die Anlagekosten sowohl für diese als auch für die gegebenenfalls benötigten Gerüste und Gebäude.

5. Die aufgeteilten Kolonnenboden können für beliebig große Kolonnendurchmesser aus keramischem Werkstoff hergestellt werden.

Claims (5)

1. 74751C

   PatentanSprüche:
   ι. Verfahren zur Rektifikation von .Flüssigkeitsgemischen in Kolonnen mit übereinander angeordneten Böden, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Kolonne eingeführte Flüssigkeit in beliebig viele gleich große .Teilströme aufgeteilt wird, von denen jeder über einen flächenmäßig gleich großen Teilabschnitt des to Kolonnenbodens geleitet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch ι bei gleichsinniger Flüssigkeitsführung in der Kolonne, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme nach Durchlaufen der einzelnen Teilabschnitte eines Bodens auf den jeweils in der Strömungsrichtung folgenden Teilabschnitt des darunterliegenden Bodens geleitet werden.
3. 3. Verfahren nach Anpruch 1 bei so gegensinniger Flüssigkeitsführung in der Kolonne, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme nach Durchlaufen der einzelnen Teilabschnitte jeweils auf den senkrecht darunter angeordneten Teilabschnitt des folgenden Bodens geleitet werden.
4. 4. Vorrichtung zut Durchführung- des

   Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonnenboden durch vorzugsweise senkrecht geführte Trennwände in flächenmäßig gleich große und nahezu gleich lange Teilabschnitte aufgeteilt sind, wobei jeder Teilabschnitt eine Rücklaufvorrichtung aufweist, die jeweils die' volle Breite jedes Teilabschnittes einnimmt und zweckmäßig aus schräg angeordneten oder abgeknickten Blechen besteht, welche jeweils die Teilabschnitte eines Kolonnenbodens mit den in der Strömungsrichtung nächstfolgenden Teilabschnitten des darunterliegen den Bodens verbinden.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der wie in Anspruch 4 beschriebenen Aufteilung der Böden die senkrecht übereinanderliegenden Teilabschnitte jedes Bodens durch mit Hilfe von vorzugsweise senkrecht angeordneten über die gesamte Breite der Teilabschnitte sich erstreckenden Wände gebildete Rücklaufvorrichtungen verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen