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Verfahren und Vorrichtung zum Durchmischen von Flüssigkeiten, insbesondere
Ollen, Fetten, Mineralölen, Paraffinen u. dgl., mit Wasserdampf, Luft oder anderen
Gasen oder Dämpfen
Bei der Behandlung von Flüssigkeiten mit Gasen oder Dämpfen z.
B. bei der Desodorisation von Ölen, Fetten, Wachsen, Harzen tierischen, pflanzlichen
oder synthetischen Ursprungs, bei der Wasserdampfdestillation von Fettsäuren, konzentriertenNIiszellen,
d.h. solchenMiszellen, aus denen ein Teil des Lösungsmittels vorher abdestilliert
ist, WIineral,ölen od. dgl. oder bei der Oxydation von Paraffinen mit Luft hat man
schon eine gute Mischung von Flüssigkeiten und Dämpfen oder Gasen dadurch bewirkt,
daß die Flüssigkeiten mit dem Gas oder Dampf nach dem Prinzip der Druckgasflüssigkeitshebung
oder NIammutpumpe umgewälzt wurde. Eine nad diesem Prinzip arbeitende Vorrichtung
besteht bekanntlich aus einem aufrechten Rohr, dem Steigrohr, das in der zu behandelnden
Flüssigkeit angeordnet ist und das über den Flüssigkeitsspiegel hinausragt. Das
Rohr ist unten offen oder mit Öffnungen für den Zutritt der Flüssigkeit und mit
Vorrichtungen für die Einführung eines gas- oder dampfförmigen FBrdermittels versehen.
Das Fördermittel treibt die Flüssigkeit im Steigrohr empor, so daßl die Flüssigkeit
aus dem oben offenen Steigrohr in dem Dampf raum des Gefäßes verteilt wird. Die
Flüssigkeit fällt im Dampfraum abwärts auf den Flüssigkeits-
spiegel
zurück undwirderneutumgewälzt.Während der Umwälzung können gleichzeitig Dämpfe oder
Gase z. B. durch Brausen in die Flüssigkeit geleitet werden, und es können Kühl-
oder Heizvorrichtungen im Behandlungsgefäß vorgesehen sein.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Destillation von Mineral,ölen unter
Verwendung von Vakuum und Wasserdampf bekannt, bei welchem das zu destillierende
01 mit Hilfe von mehreren nach dem Prinzip der Dlruckgasflüssigkeitshebung arbeitenden
parallel geschalteten Umwälzvorrichtungen, die alle in einem Destilliergefäß nebeneinander
angeordnet sind, ständig hochgefördert und über im Dampfraum des Destilliergefäßes
vorgesehene Rieseleinbauten geleitet wird. Dabei erfolgt eine unmittelbare tYbertragung
der für die Dcstillation not wendigen Wärme an das t)l durch schmelzflüssige Stoffe
in.der Weise, daß das Öl und die Schmelze von dem FErderdampf gemeinsam durch die
Steigröhren der Umwälzvorrichtung in den Dampfraum des Destilliergefäßes gehoben
werden. Zu diesem Zweck wird die Dtestillierblase, in der sich die Umwälzvorrichtungen
befinden, mit schmelzflüssigen Stoffen, z. B. einer Metallschmelze, gefüllt, und
in den unteren Teil der Umwälzvorrichtungen werden das zu destillierende Öl und
der zur Förderung des Oles und der Schmelze benitigte Wasserdampf durch getrennte
Leitungen zugeführt. Die mitumgewälzte Schmelze wird nach dem Niederfallen auf die
Oberfläche der verbliebenen schmelzflüssigen Stoffe durch einen Aufheizraum außerhalb
des Destillationsgefäßes geleitet und dann wieder im Kreislauf in dieses zurückgeführt.
Man kann aber auch die im Destillationsgefäß befindliche Schmelze, ohne sie aus
der Blase herauszuführen, direkt mit Hilfe von durch Aufheizkanäle geführten heißen
Gasen od. dgl. beheizen.
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Bei der Mischung von Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen nach diesen
bekannten Verfahren, insbesondere wenn sie im Vakuum oder Hochvakuum z. B. unter
eiriem absoluten Druck von etwa 3 bis 30 mmjHg vor sich geht, besteht die Gefahr,
daß eine starke Schaumbildung auftritt, die zu einem Überschäumen der Flüssigkeit
führen kann, und daß Flüssigkeitsteilchen von den Gasen oder Dämpfen aus dem Behandlungsgefäß
fortgeführt werden.
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Die Erfindung hat.zum Ziel, diese übelstände zu beseitigen. Dieses
Ziel wird dadurch erreicht, daß die umgewälzte Flüssigkeit aus verschiedener Höhe,
z. B. von verschiedenen übereinanderliegenden Stellen aus, in dem Dampfraum des
Behandlungsgefäßes verteilt wird.' Dadurch wird eine gute Schaumzerstörung und Trennung
von Dampf und Flüssigkeit im Behandlungsgefäß bewirkt, und es ergibt sich der weitere
Vorteil, daß die Umwälzleistung noch wesentlich gesteigert und die Behandlungzeit
entsprechend verkürzt werden können.
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Man kann sogar die Bewegung der Flüssigkeit noch dadurch intensivieren,
daß außer Umwälzvorrichtungen ein weiteres, z. B. mechanisches Rührwerk verwendet
wird.
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Eine weitere Verbesserung der Wirkung läßt sich dadurch herbeiführen,
daß den von den Umwälzvorrichtungen in dem Dampfraum verteilten Flüssigkeitsschleiern
oder -strahlen eine rotierende Bewegung erteilt wird.
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Eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung ist z. B. in der Weise
ausgebildet, daß um das Steigrohr einer ersten Umwälzvorrichtung ein zweites Rohr
angeordnet ist, dessen obere Mündung in geeignetem Abstande unter der oberen Mündung
des inneren Steigrohres liegt. Dadurch entsteht zwischen dem inneren und dem äußeren
Rohr ein Ringraum, der erfindungsgemäß als Steigrohr eines zweiten Umwälzkreislaufes
dient: Beide Umwälzeinrichtungen können im übrigen in bekannter Weise mit Zuführungs-
und Verteilungseinrichtungen für das gas- oder dampfförmige Treibmittel ausgestattet
und über ihren oberen Mündungen mit Einrichtungen, z. B. Pralltellern, versehen
sein, die der aus jedem Steigrohr ausströmenden Flüssigkeit die gewünschte Strömungsrichtung
verleihen und sie in den Dampfraum des Destilliergefäßes z. B. in dünnen Schichten
oder als Schleier verteilen. Die beiden konzentrischen Rohre können unten ungefähr
in gleichem Abstande von dem Boden des Destilliergefäßes enden. Zweckmäßig taucht
aber das äußere Rohr nicht so weit wie das innere Rohr in die Flüssigkeit ein, z.
B. reicht es nur bis zur mittleren Höhe der Flüssigkeitsschicht nach unten. Dadurch
wird eine noch bessere Wirkung erzielt. Die neue Vorrichtung ist in der Zeichnung
beispielsweise und schematisch dargestellt.
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Fig. I ist ein senkrechter Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Destilliergefäß; Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls
im senkrechten Schnitt.
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In der Mitte des Destilliergefäßes I ist das Steigrohr 2 und konzentrisch
zu diesem ein weiteres Steigrohr 3 angeordnet, das oben und unten etwa 500 bis iooomm
kürzer ist als das Rohr 5und6 sind Zuleitungen für das Treibmittel zu den Rohren
I bzw. 2; über den Rohrmündungen befinden sich die Prallteller 7 und 8. Der letztere
ist zweckmäßig an dem Rohr I befestigt. g ist ein glockenförmiger Einbau, der dazu
dient, Kondensat, das sich am oberen Teil des Destilliergefäßes bildet, und gegebenenfalls
Flüssigkeitströpfchen, die von den Dämpfen noch mitgeführt werden und sich an dem
Einbau 10 abschneiden, aufzufangen und in die Rinne II abzuleiten, aus der sie für
sich abgezogen werden können. Zur Anwärmung und gegebenenfalls Abkühlung der Flüssigkeit
kann eine kombinierte =Heiz- und Kühlschlange I2 im DestilliergefiäM; vorgesehen
sein mit entsprechenden Zu- und Abführungen 14 bzw. 15 für das Heiz-bzw. Kühlmittel.
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Ferner sind eine oder mehrere Brausen 13 zur unmittelbaren Einführung
von Gasen oder Dämpfen, z. B. von Wasserdampf beim Desodorisieren oder Destillieren,
von Luft bei der Oxydation von Paraffinen zu Fettsäuren od. dgl., mit entsprechenden
Zuführungen I6 vorgesehen. I7 ist der Abzug
des Destilliergefäßes,
durch den die 'abströmenden Dämpfe einer Kondensationsanlage bekannter Bauart zugeführt
werden.
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Der Ringraum des Umwälzers 3 kann in der Längsrichtung unterteilt
werden, oder es können statt des Rohres 3 mehrere getrennte Steigrohre an dem Umfang
des Rohres I angeordnet sein. Jedem von diesen Rohren werden dann die Treibmittel
gesondert zugeführt, so daß diese Rohre gemeinsam einen zweiten Umwälzkreislauf
bewirken.
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Nach Fig. 2 ist das Gefäß 20 ebenfalls mit einem inneren Steigrohr
21, einem äußeren Steigrohr 22 und mit Pralltellern 23 und 24 ausgestattet. Außerdem
ist eine kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung 25 mit Zu- und Abführungen 26 bzw.
27 für das Heiz- oder Kühlmittel vorgesehen sowie Brausen 28 und 29 mit Dampf- oder
Gaszuführungen.
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Ferner sind glockenförmige Einbauten 30 mit Auffangrinnen 3I und Einbauten
32 für die Abscheidung vonTropfen aus den abziehenden Dämpfen im Dampfraum des Destilliergefäßes
angeordnet, aus dem die Dämpfe durch den Stutzen 33 entweichen und in bekannter
Weise weiterbehandelt werden.
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Die zentrale Welle 34 dient zum Antrieb des Rührers 35. Außerdem kann
an dieser Welle z. B. der Prallteller 23 befestigt sein, so daß dieser ebenfalls
in Drehbewegung versetzt werden kann. Die Welle kann z. B. durch einen Motor angetrieben
werden, der zweckmäßig auf dem Deckel 36 des Destillierapparates angebracht ist.
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Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß, gegebenenfalls
unter Beibehaltung des Rührers 35, die Umwälzrohre 2I und 22 oder das Umwälzrohr
21 allein mit der Welle 34 verbunden sind und während des Betriebes ständig oder
teilweise rotieren. Auch bei dieser Ausführungsform kann der äußere Umwälzer, wie
in Zusammenhang mit Fig. I beschrieben, abgeändert werden.
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Beispiel Es soll z. B. Erdnußöl im Gefäß I desodorisiert werden.
Die Umwälzung des Öles erfolgt unter Vakuum durch Wasserdampf. Der Dämpfer I wird
während des Dämpfprozesses unter einem Vakuum von z. B. 5 mm/Hg gehalten. Die Durchmischung
des Erdnußöles mit dem Wasserdampf erfolgt durch den kombinierten Rohr- und Ringraumumwälzer
sowie durch die Sternbrause I3. Der durch die Brause I3 in den unter Hochvakuum
befindlichenDämpfer I einströmende Dampf bewirkt eine starke Durchmischung des Öles,
und es bildet sich auf der Oberfläche desselben eine starke Schaumschicht.
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Das Ö1 wird durch Beheizung mittels der Schlange I2 angewärmt.
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Zuerst läßt man nur so viel Dampf in die Sternbrause 13', die sich
dicht oberhalb des Bodens des Destillierapparates I befindet, einströmen, daß keine
hohe Schaumschicht oberhalb des Öles sich bilden kann. Nachdem eine Öltemperatur
von etwa 1000 C ereicht ist, wird der Betriebsdampf der beiden Umwälzer 2 und 3
angestellt. Nach der Inbetriebsetzung desselben wird das Dampfventil für die Sterubrause
13 ganz geöffnet. Der doppelte Umwälzkreislauf verhindert dabei, daß die aus dem
Destillierapparat abströmenden Brüden größere Mengen Neutralöl mitführen.
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Oberhalb des in starker Bewegung befindlichen Öles ist eine Schaumschicht
vorhanden, die aus einem Gemisch von neutralölhaltigen Schaumblasen und Wasserdampf
besteht und deren Höhe durch das von den beiden Pralltellern 7 und 8 abgeschleuderte
Ö1 begrenzt wird. Diese Schaumschicht ist dabei dem höchsten im Destillierapparat
erzeugten Vakuum ausgesetzt, und es lassen sich deshalb aus derselben die Geruchs-
und Geschmacksstoffe od. dgl. unter sehr günstigen Bedingungen abdestillieren.
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Der Treibdampf des Ringraumumwälzers 3 mischt sich mit dem Öl, das
z. B. aus dem unteren Teil des Destillierapparates, etwa t/3 der Ölhöhe vom Boden
desselben entfernt, angesaugt wird, und schleudert dasselbe gegen den Prallteller
7, der es gleichmäßig verteilt durch die Schaumschicht wirft, wobei die Schaumblasen
zerstört werden und die destillierbaren Stoffe leicht abdestillieren sowie das von
den zerstörten Schaumblasen herrührende Öl in den Apparatinhalt zurückläuft.
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Gleichzeitig wird durch den Treibdampf des Rohrumwälzers 2 das 01
vom Boden des Destillierapparates abgesaugt, es mischt sich mit dem Dampf und wird
kräftig an den Prall teller 8 geworfen, von wo es, ebenfalls im höchsten Vakuum,
das im Dämpfer vorhanden ist, gleichmäßig verteilt oberhalb der Schaumschicht oder
gegebenenfalls durch dieselbe an die Peripherie des Destillierapparates geschleudert
wird. Durch diesen Ölschleier müssen die Brüden der Dampfbrause I3 sowie derjenige
des entspannten Treibdampfes des Ringraumumwälzers 3, die bereits mit mehr oder
weniger destillierbaren Stoffen beladen sind, durchströmen, wobei ebenfalls eine
gute Abdestillation von Geruchsstoffen u. dgl. erfolgt und wobei außerdem aus den
Brüden Neutralölteilchen ausgeschieden werden. Der Umwälzer 3 wirkt als guter Schaumzerstörer
sowie Ölabscheider und verhindert das Überschäumen des Inhalts des Destillierapparates.
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Der Rohrumwälzer 2 verhindert ebenfalls das Mitführen von Neutralöl
durch die Brüden und dient außerdem als Sicherheitsvorrichtung für die Schaumzerstörung.
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Auch bewirken die beiden Umwälzkreisläufe eine überaus starke Durchmischung
des Öles im Dämpfer, die noch durch den Brausendampf der Sternbrause 13 verstärkt
wird, sowie eine intensive Mischung von Öl und Treibdampf. Hierdurch sowie auch
durch das hohe Vakuum werden sehr günstige Destillationsverhältnisse geschaffen,
so daß im Öl vorhandene Geruchs- und Geschmacksstoffe, freie Fettsäuren u. dgl.
in kurzer Zeit in schonender Weise abdestilliert werden können, ohne daß eine nennenswerte
Ölmenge mit den Brüden aus dem Dämpfer mitgeführt werden kann.
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Nach der Desodorisation kann das Öl im Destilliergefäß z. B. bis
auf etwa 50 bis 8oOC gekühlt werden, z. B. dadurch, daß Kühlwasser durch die Schlange
I2 geführt wird.
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Bei Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 2 kann das Verfahren in derselben
Weise durchgeführt werden. Dabei kommt man mit einer etwas kürzeren Behandlungszeit
aus.