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Verfahren zum kombinierten Eindampfen von Sulfitablauge und zur .Alkoholgewinnung
aus derselben Zweck der Erfindung ist, das Problem des Eindampfens und Gewinnens
von Alkohol aus Sulfitablauge in einer wärmewirtschaftlichen-Weise derart zu lösen,
daß Verkrustungsschwierigkeiten beim Gewinnen des Alkohols vermieden werden.
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Es ist bekannt, Sulfitablauge in vergorenem Zustand in einer Anzahl
Verdampfungsstufen derart einzudan pfen, daß der Alkoholgehalt der Ablauge in das
' --im Eindampfen entstehende Brüdenkondensat übergeht, das seinerseits in einer
besonderen Destillationskolonne zwecks Gewinnung des Alkohols aus dem Kondensat
mittels Dampf abgetrieben wird. Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber dem üblichen,
bei dem die Flüssigkeit einer =unmittelbaren Destillation mit Frischdampf ausgesetzt
wird, besteht unter anderem darin, daß das Destillationsverfahren ohne verkrustende
Ausfällungen in der Destillationsanlage durchgeführt werden kann. Bisher war es
jedoch nicht möglich, dieses Verfahren in wärmewirtschaftlicher Weise durchzuführen.
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Es ist auch bekannt, beim Eindampfen einer flüchtige Bestandteile
enthaltenden Lösung durch indirekte Heizung derselben mittels kondensierenden Dampfes
in mehreren Eindampfungsstufen eine
solche Lösung einer dampferhitzten
Abtriebskolonne zuzuführen, wobei der aus der Kolonne abziehende, flüchtige Bestandteile
aus der Lösung enthaltende Dampf als Heizdampf im Heizkörper irgendeiner Eindampfungsstufe
verwendet wird. Dadurch wird eine wärmetechnisch vorteilhafte Wirkung, aber keine
Verbesserung der Verkru"stungsneigungen in der Abtriebskolonne erzielt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Ablauge in
,vergorenem Zustand direkt in einer Anzahl Verdampfungsstufen derart eingedampft
wird, daß der Alkohol der Ablauge weitgehend in das beim Eindampfen entstehende
Brüdenkondensat übergeht, daß dieser Alkohol in einer Abtriebskolonne aus dem Brüdenkondensat
mittels Dampf abgetrieben wird, welch letzterer darauf in alkoholhaltigem Zustand
als Heizdampf in eine der Eindampfungsstufen zugeführt wird und daß das aus diesem
Heizdampf in einer solchen Stufe gebildete alkoholhaltige Kondensat zumindest in
der Hauptsache getrennt von dem in den übrigen Stufen gebildeten Kondensat zwecks
weiterer Behandlung abgeleitet wird.
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Durch diese Kombination an sich bekannter Einzelmaßnahmen wird die
angestrebte Wirkung erzielt, daß die Verkrustungen in der Abtriebskolonne durch
die erste Maßnahme vermieden und dabei sämtliche Heizdämpfe durch die zweite :Maßnahme
wärmetechnisch verwertet werden.
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In den Zeichnungen veranschaulichen die Fig.i und 2 schematisch je
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In beiden Abbildungen findet die Eindampfung
in sechs Stufen statt. Gleiche Elemente der Anlage sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In der Anlage nach Fig. i sind sechs Stufen i, 2, 3, 4, 5 und 6 vorgesehen.
Der in die Anlage durch die Leitung 8 eingeführte Dampf wird durch eine Destillationskolonne
7 und eine Leitung 9 zur Heizkammer der Stufe i geleitet. Dampf wird von Stufe nach
Stufe durch die Leitungen io, 11, 12, 13 und 14 geleitet. Von der Stufe 6 wird der
Dampf durch die Leitung 15 zum Oberflächenkondensator 32 abgeleitet. Gegorene Ablauge
wird durch die Leitung i6 zur Stufe 6 geleitet und durchströmt die Eindampfungsanlage
von Stufe zur Stufe in der Reihenfolge 6, 5, 4., 3, 2 und i durch die Leitungen
17, 18 mit der Pumpe i9, die Leitungen 20, 21 mit der Pumpe 22, die Leitungen 23,
24 mit der Pumpe 25, die Leitungen 26, 27 mit der Pumpe 28 und die Leitungen 29,
30 mit der Pumpe 31. Die konzentrierte oder eingedickte Ablauge wird über
die Leitung 47 vom Verdampfer abgeführt. Beim Fortschreiten des Eindampfungsprozesses
entweicht der in der Ablauge enthaltene Alkohol mit den Dämpfen aus den einzelnen
Stufen. Im Kondensat von jeder Stufe befindet sich somit der Alkohol von der Ablauge
der vorhergehenden Stufe. Der Alkohol von der Ablauge der Stufe 6 ist im Kondensat
vom Kondensator 32 vorhanden. Das Kondensat der Stufen 2, 3, 4, 5 und 6 wird durch
die Abscheider '23. 34, 35. 36 und 37 zur Hauptleitung 38 abgeführt. von der es
über die Leitung 39 zum Behälter 4o entweicht. Zu diesem Behälter entweicht auch
das Kondensat vom Kondensator 32 über die Leitung 41, so daß das gesamte während
des Eindampfungsprozesses gebildete Dampfkondensat sich in diesem Behälter sammelt.
Das Kondensat enthält etwa r,25 % Alkohol bei einem Alkoholgehalt von i % in der
gegorenen schwachen Ablauge. Wenn diese auf einen Trockensubstanzgehalt von 5o%
oder mehr eingedampft wird, ist sie im wesentlichen frei von Alkohol, bevor sie
die letzte Eindampf ungsstufe, d. h. im vorliegenden Fall die Stufe N'r. i, erreicht.
Vom Behälter 4o wird das Kondensat mittels einer Pumpe 42 über die Leitung 43, den
Vorwärmer 44 und die Leitung 45 zur Destillationskolonne 7 gepumpt, in der sein
Alkoholgehalt mittels durch die Leitung 8 einströmenden Dampf abgetrieben wird.
Von der Kolonne wird das Kondensat dann aus dem System durch die Leitung 46 und
den Vorwärmer ,4.4 .abgeleitet, in dem es das eintretende Kondensat auf eine Temperatur
erhitzt, die zumindest nicht erheblich niedriger ist als die Temperatur im Destillationsprozeß.
Auf diese Weise findet keine erhebliche Kondensation des Dampfes in der Destillationskolonne
statt. Alkoholenthaltender Dampf in ungefähr der gleichen Menge wie die des eintretenden
Dampfes verläßt somit die Kolonne durch die Leitung 9 und wird als Heizdampf. der
Stufe i des Eindampfungsprozesses zugeleitet, wo er kondensiert. Das dabei gebildete
Kondensat, das etwa 5,5% Alkohol enthält, wird seinerseits aus der Stufe i und dem
Eindampfungssystem über den Abscheider 48 abgeleitet, um z. B. in bekannter Weise
weiteren Behandlungen in der Alkoholfabrik unterworfen zu werden.
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Auf diese Weise werden alle von Verkrustungen in der Destillationskolonne
herrührenden Schwierigkeiten vermieden, da die Kolonne mit Kondensat statt mit Ablauge
arbeitet, und gleichzeitig kann der kombinierte Eindampfungs- und Destillationsprozeß
mit zumindest im wesentlichen nur derjenigen Dampfmenge durchgeführt werden, die
für den Verdampfungsprozeß allein erforderlich ist. Letzterer kann außerdem in der
wirtschaftlichsten Weise durchgeführt werden, da die zugeführte Wärme bis zu einer
niedrigen, dem Vakuum entsprechenden Temperatur herab ausgenutzt werden kann.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Fig. i wird der Destillationsprozeß offenbar
bei ungefähr dem gleichen Druck wie dem des Primärdampfes der Stufe i durchgeführt.
In gewissen Fällen kann es doch erwünscht sein, diesen Prozeß bei einem niedrigeren
Druck durchzuführen. Fig.2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel für einen solchen
Prozeß. Die verschiedenen Elemente der Anlage sind die gleichen wie in Fig. i. Das
Verfahren ist gegenüber dem gemäß Fig. i in folgender Weise abgeändert: Frischdampf
wird dem System unmittelbar zur Stufe i über die Leitung 49 zugeführt. Der Destillationskolonne
wird statt dessen Dampf in Form von Dampf der Stufe 2 über die Leitung i i" zugeführt,
und die Kolonne liefert alkoholhaltigen
Dampf über die Leitung,
1b als Heizmedium zur Stufe 3, in der dieser Dampf kondensiert. Das hierbei gebildete,
Alkohol enthaltende Kondensat wird über den Abscheider 34 aus dem System zwecks
weiterer Behandlung abgeführt. Das Kondensat der anderen Stufen 1, 2, 4, 5 und 6,
unter denen sich jetzt die Stufe i, statt früher die Stufe 3 gemäß Fig. i befindet,
wird über die Hauptleitung 38 zum Behälter 4o geleitet. Im übrigen arbeitet das
System ähnlich wie gemäß Fig. i.
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Die Vorteile des in Fig. i dargestellten Systems sind auch beim System
gemäß Fig.2 vorhanden. Die Einschaltung.der Destillationskolonne zwischen -zwei
Stufen in dieser Weise bringt andererseits den Nachteil mit sich, daß ein weiterer
Druckfall zwischen diesen Stufen entsprechend dem Druckfall in der Kolonne auftritt.
Außerdem soll diese Abänderung nur unter der Bedingung angewandt werden, daß der
Dampf der Stufe 2 zumindest im wesentlichen alkoholfrei ist, d. h. daß die Ablauge
zumindest im wesentlichen während des Eindampfungsprozesses von Alkohol befreit
werden muß, bevor sie diese Stufe erreicht.
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Bei der Ei.ndampfung von Sulfitablauge wird oft das sogenannte Kanalwechselsystem
angewandt, bei dem einerseits die Flüssigkeit und andererseits der Heizdampf und
dessen Kondensat ihre Strömungsrichtung periodisch ändern, so daß das Kondensat
während jeder Periode Gelegenheit hat, die auf den während der vorangehenden Periode
mit Ablauge bespülten Flächen ausgefällten Verkrustungen aufzulösen und zu, entfernen.
Um die Reinigungswirkung auf den Heizflächen der Heizvorrichtungen der verschiedenen
Stufen zu erhöhen, wird das auf diesen Heizflächen gebildete Kondensat gewöhnlich
über diese im Kreislauf zurückgeleitet. Das Vorhandensein von Alkohol in- erheblicher
Konzentration im Kondensat verringert jedoch die verkrustungslösende Fähigkeit des
Kondensats.
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`Fenn die Erfindung in Verbindung mit Verdampfung gemäß dem Kanalwechselsystem
angewandt werden soll, muß der Eindampfungs- und Destillationsprozeß derart durchgeführt
werden, daß in der oder den Stufen, in denen Kondensat mit Alkohol in einer die
Reinigungswirkung erheblich herabsetzenden Konzentration gebildet wird, die Bildung
von Verkrustungen verhältnismäßig gering wird, d. h. daß die betreffende Stufe entweder
mit verhältnismäßig niedriger Temperatur oder mit Ablauge verhältnismäßig hoher
Konzentration arbeiten soll, da diese beiden Faktoren die verkrustungsbildende Neigung
herabsetzen. Aus Fig. i geht hervor, daß die Strömungsrichtung der Ablauge entgegen
der Strömung des Heizmittels von Stufe zu Stufe erfolgt, so daß die schwache Ablauge
in die Stufe 6 eintritt und die konzentrierte Ablauge von der Stufe i abgeführt
wird. Wenn die Ablauge auf etwa 5o bis 55% Trockensubstanz konzentriert wird, wird
die Neigung zur Bildung von Verkrustungen in Stufe i verhältnismäßig gering, obwohl
die Temperatur in dieser Stufe die höchste ist. In dieser Stufe bildet sich auch
das Kondensat mit dem höchsten Alkoholgehalt des Systems, d. h. das Kondensat der
alkoholhaltigen Dämpfe der Destillationskolonne. Das in den anderen Stufen gebildete
Dampfkondensat hat eine zu geringe Alkoholkonzentration, um die Reinigungswirkung
in erheblichem Grad beeinträchtigen zu können.. Das durch die Anlage gemäß Fig.
i durchgeführte Verfahren kann also vorteilhaft auch dann durchgeführt werden, wenn
die einzelnen Stufen gemäß dem Kanalwechselsystem arbeiten.
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Die Wirkung des Verfahrens gemäß der Anlage nach Fig. z ist in dieser
Hinsicht zweifelhafter, da der Dampf von der Destillationskolonne dort in der Stufe
3 kondensiert wird, die bei einer verhältnismäßig hohen. Temperatur und gleichzeitig
mit einer Ablauge mit verhältnismäßig geringer Konzentration arbeitet.
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Durch eine Änderung der Strömung der Ablauge durch die Stufen, z.
B. bei Strömung in der Stufenreihenfolge 6, 5, 4, 1, 2, 3 oder 6, 5, 4, 1, 3, 2,
kann man jedoch leicht erreichen, daß die Ablauge im ersteren Falle ihre stärkste
Konzentration in Stufe 3 erreicht, während sie im letzteren Falle zu: mindest eine
erheblich höhere Konzentration als bei der ursprünglichen Stufenfolge erreicht.
In diesem letzteren Falle wird auch ein von der Kombination mit der Kanalwechselmethode
völlig unabhängiger Vorteil erreicht, und zwar daß die Stufe 2, von der Dampf zur
Destillationskolonne abgeführt wird, die letzte Eindampfungsstufe bildet, so daß
völlige Gewähr dafür erreicht wird, daß dieser Dampf frei von Alkohol ist.
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Es kann jedoch eintreten, daß man infolge der Bildung von Verkrustungen
im Eindampfer nicht vermeiden kann, daß Verkrustungen in allen Eindampfungsstufen
oder zumindest in derjenigen Stufe sich bilden, zu der der Dampf von der Destillationskolonne
aus anderen Gründen als wegen der Neigung zur Krustenbildung geleitet wird, und
daß diese Verkrustung so stark wird, daß sie nicht durch Waschen mit dem stark alkoholhaltigen
Kondensat des Destillationskolonnendampfes beseitigt werden kann. In diesem Falle
kann die Stufe, .die diesen Dampf erhalten soll, mit zwei getrennten Heizvorrichtungen
ausgerüstet sein, wobei der Dampf periodisch abwechselnd zu diesen Vorrichtungen
geleitet wird und diese periodisch und abwechselnd ausgeschaltet werden, so daß
die ausgeschaltete Vorrichtung während jeder Periode mit einem anderen Lösungsmittel
als diesem Kondensat gereinigt werden kann.
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Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind nur-Beispiele,
und andere Abänderungen und Kombinationen können in Frage kommen. Es ist außerdem
nicht erforderlich, daß, wie dargestellt, eine vollständige Bilanz zwischen dem
Dampfbedarf für den Destillationsprozeß und für den Ei.ndampfungsprozeß aufrechterhalten
wird. Falls Schwierigkeiten zur Erreichung einer solchen Bilanz oder zur Erfüllung
anderer Erfordernisse auftreten, können diese Prozesse im Rahmen der Erfindung auch
derart durrchgeführt werden, daß zumindest ein kleinerer Teil des erforderlichen
Dampfes von anderen Quellen zugeführt wird, oder
daß zumindest einr
kleinerer Teil des abgeführten Dampfes in anderer Weise ausgenutzt wird.