WO2008104144A2 - Method for separating multicomponent liquids in a short path evaporator and short path evaporator - Google Patents
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- WO2008104144A2 WO2008104144A2 PCT/DE2008/000143 DE2008000143W WO2008104144A2 WO 2008104144 A2 WO2008104144 A2 WO 2008104144A2 DE 2008000143 W DE2008000143 W DE 2008000143W WO 2008104144 A2 WO2008104144 A2 WO 2008104144A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/12—Molecular distillation
Definitions
- a method for separating multicomponent liquids in a short path he evaporated and short path evaporator
- the invention relates to a method for separating multicomponent liquids according to the features in the preamble of patent claim 1.
- Short-path evaporators therefore consist of columnar evaporator chambers, in which a condenser device is installed directly in the evaporator chamber. Between the condenser device and the evaporator device, a film-forming device is arranged, which is generally a rotating wiper system.
- the product is fed to the head of the short path evaporator and distributed by the film forming device on the outer evaporator device.
- a lighter-boiling liquid component thereby at least partially evaporates and deposits on the condenser.
- the distillate thus obtained flows down the condenser and can be withdrawn at the bottom of the short path evaporator.
- the concentrate remaining on the evaporator device is the stripped product, which has to some extent been purified from the lower boiler, and which can likewise be taken off at the bottom of the evaporator device.
- the invention is based on the object of further increasing a method for separating multicomponent liquids in a short-path evaporator with the aid of a stripping medium with regard to its performance and simultaneously simplifying the process.
- This object is achieved in the method with the features of claim 1.
- Suitable short-path evaporators for carrying out the method are the subject matter of patent claims 10 and 11.
- a vacuum is generated in a short-path evaporator.
- the short-path evaporator is configured in the shape of a column and has an outer, heatable evaporator device and, in the interior, a condenser device. Between the evaporator means and the condenser means there is provided a film forming means for producing a liquid film formed by the multi-component liquid. With the aid of the evaporator device, a lower-boiling liquid component can be expelled from the multicomponent liquid by evaporation, at least partially.
- the process according to the invention should be carried out in a pressure range in which pressures of less than 1 mbar prevail.
- the pressures are less than 0.1 mbar.
- a range of 0.1 - 0.001 mbar is considered to be particularly useful.
- this high vacuum range there are special process conditions that cause the lower-boiling liquid component to accelerate out of the multicomponent liquid. This is supported by the fact that in the evaporator chamber, a low-boiling stripping medium is introduced, which is condensed together with the lower-boiling liquid component at the condenser device and liquid is withdrawn from the evaporator chamber.
- the stripping medium is not previously added to the multicomponent liquid in liquid form, but is introduced separately from this into the evaporator chamber.
- the stripping medium is located within the evaporator chamber only in a vapor or gaseous state of matter.
- the stripping medium can therefore be introduced directly into the vaporization chamber in vapor or gaseous form become.
- the stripping medium may also be an overheated liquid which, on entering the evaporator chamber, passes directly into the gaseous state.
- the separation process can be carried out in a short path evaporator particularly effectively in the high vacuum range, so that temperature-sensitive, multi-component liquids can be processed gently, without them before a stripping medium would have to be added.
- the pressure loss between the evaporator device and the capacitor device is as small as possible.
- the pressure loss is a power of 10 less than the prevailing in the evaporator chamber mean pressure.
- the pressure loss between the evaporator device and the condenser device is preferably in a range of 0.01 bar.
- the pressure drop should be as small as possible, i. be as small as 0.0001 mbar.
- the stripping medium leads to a change in the partial pressures in the evaporator device, with the result that the lower-boiling liquid component is displaced from the gas phase.
- the lighter-boiling liquid component aims for a state of equilibrium or saturation. The presence of the gaseous stripping medium therefore effectively accelerates the evaporation of the lower-boiling liquid component from the multicomponent liquid.
- the stripping medium is introduced into the surface of the liquid film opposite to the evaporation chamber.
- the stripping medium can therefore be introduced, for example, via the film-forming device, the so-called rotor, and distributed over it.
- the film forming device is with provided corresponding pipelines having a plurality of openings. The openings face the surface of the liquid film, so that the stripping medium is directed to a certain extent directly on the surface of the liquid film.
- the introduction of the stripping medium can in this case take place via a rotor shaft of the film-forming device.
- a piping arrangement in the region of the condenser device, via which the stripping medium is introduced into the evaporator chamber.
- a piping arrangement is mounted stationary in contrast to the film forming device, wherein a corresponding number of openings or nozzles in the piping arrangement is in turn directed to the surface of the liquid film. This also makes it possible to introduce the stripping medium near the surface.
- the lighter-boiling liquid component may be soluble in the stripping medium so that the stripping medium, together with the lower-boiling component as the distillate, dissolves.
- the inventive method is feasible with a short path evaporator, as it is the subject of claim 10, i. in which the stripping medium can be introduced into the evaporator chamber via a rotor shaft of the film-forming device.
- the introduction of the stripping medium follows via a pipe arrangement placed in the region of the condensation device.
- the stationary piping arrangement can be the condensation arrangement surrounded like a cage.
- the film-forming device is anyway configured cage-like, so that the stripping medium is applied uniformly within the evaporator chamber and in the vicinity of the surface of the evaporator device.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a short-path evaporator 1.
- the short-path evaporator 1 comprises a columnar evaporator chamber 2, which is heated on the outside by an evaporator device 3.
- a condensation device 4 In the center of the evaporator chamber 2 is a condensation device 4.
- a film forming device 5 Between the evaporator device 3 and the condensation device 4 is a film forming device 5 in the form of a driven by a drive 9, cage-like wiper system. To separate a multicomponent liquid, it is fed via a connection 6 into the short-path evaporator 1.
- the film-forming device 5 distributes the liquid on the heating surface 8 of the evaporator device 3, so that a lower-boiling liquid component is vaporized and at least partially expelled from the multicomponent liquid.
- the vaporized, lower-boiling liquid component condenses on the condenser device 4 and can be withdrawn from the latter in the form of a condensate at a connection 7 on the bottom side of the evaporator chamber 2.
- the concentrate remaining on a heating surface 8 of the evaporator device runs down the heating surface 8 and is discharged from the evaporator chamber 2 via a further connection 9.
- the evaporator chamber 2 there is a vacuum.
- the pressure is in a range of less than 1 mbar.
- an exhaust 10 is arranged in the lower region of the short-path evaporator.
- a stripping medium in gaseous form is introduced into the evaporator chamber 2. This is done via a rotor shaft 11, by means of which the film-forming device is driven becomes.
- the stripping medium is introduced from the rotor shaft 11, starting in at least one arm of the cage-like rotor and enters from there into the evaporator chamber 2 a.
- a plurality of outlet openings 12 are provided on the film-forming device 5, which point to the heating surface 8, so that the gaseous stripping medium comes into contact with the liquid film on the surface of the evaporator device 3 and forces the lighter-boiling liquid component emerging there to escape from the liquid.
- the gaseous stripping medium also precipitates on the condenser device 4 and is discharged together with the condensed, lower-boiling liquid component as condensate via the connection 7 from the evaporator chamber 3.
- the embodiment of Figure 2 differs from that of Figure 1 only in that the stripping medium is not introduced via the rotor shaft, but via a separate pipe assembly 13 in the evaporator chamber 2.
- the piping arrangement 13 is located between the condenser device 4 and the film-forming device 5. Also in this configuration, outlet openings 14 in the piping arrangement 13 on the heating surface 8 of the evaporator device 3, so that the gaseous stripping medium comes in contact with the surface of the liquid film as close as possible ,
- the stripping medium is introduced via a connection 15 in the region of the condenser 4 from below into the evaporator chamber 2.
Abstract
According to the invention, multicomponent liquids are separated in a short path evaporator (1), by addition of a volatile stripping medium, separately from the liquids for evaporation, in gaseous form into the evaporation chamber (2) in which a pressure less than 1 mbar is generated. The stripping medium is introduced into the evaporation chamber (2) by means of a film-forming device (5) or in gaseous form via a duct arrangement placed on the condenser side.
Description
Verfahren zum Trennen von mehrkomponentigen Flüssigkeiten in einem Kurzweg verdampf er sowie Kurzwegverdampfer A method for separating multicomponent liquids in a short path he evaporated and short path evaporator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von mehrkomponentigen Flüssigkeiten gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for separating multicomponent liquids according to the features in the preamble of patent claim 1.
Es ist bekannt, zum Trennen von mehrkomponentigen Flüssigkeiten Trennvorrichtungen in Form von Kurzwegverdampfern einzusetzen. Dieser Verdampfertyp kommt bei der Destillation von temperaturempfindlichen Produkten zur Anwendung, da auf Grund des in einem Kurzwegverdampfer erzeugten Vakuums eine Destillation bei niedriger Siedetemperatur möglich ist. Im Feinvakuumbereich mit Drücken zwischen etwa 100 Pa und 0,1 Pa werden Verdampfer eingesetzt, die beim Transport der Produktdämpfe von der Verdampfer- zur Kondensationsfläche geringste Druckverluste aufweisen. Verdampfer mit separat angeordneten Kondensatoren sind deshalb für die Destillation im Feinvakuumbereich ungeeignet.
Kurzwegverdampfer bestehen daher aus säulenförmigen Verdampferkammern, bei denen eine Kondensatoreinrichtung unmittelbar in die Verdampferkammer eingebaut ist. Zwischen der Kondensatoreinrichtung und der Verdampfereinrichtung ist eine Filmbildungseinrichtung angeordnet, wobei es sich in der Regel um ein rotierendes Wischersystem handelt.It is known to use separation devices in the form of short path evaporators for separating multicomponent liquids. This type of evaporator is used in the distillation of temperature-sensitive products, since low-temperature distillation is possible due to the vacuum generated in a short-path evaporator. In the fine vacuum range with pressures between about 100 Pa and 0.1 Pa evaporators are used, which have the lowest pressure losses during transport of product vapors from the evaporator to the condensation surface. Evaporators with separately arranged condensers are therefore unsuitable for distillation in the fine vacuum range. Short-path evaporators therefore consist of columnar evaporator chambers, in which a condenser device is installed directly in the evaporator chamber. Between the condenser device and the evaporator device, a film-forming device is arranged, which is generally a rotating wiper system.
Zur Produkttrennung wird das Produkt am Kopf des Kurzwegverdampfers eingespeist und von der Filmbildungseinrichtung auf der äußeren Verdampfereinrichtung verteilt. Eine leichtersiedende Flüssigkeitskomponente verdampft dadurch zumindest teilweise und schlägt sich an dem Kondensator nieder. Das so gewonnene Destillat fließt am Kondensator nach unten und kann am Boden des Kurzwegverdampfers abgezogen werden. Das an der Verdampfereinrichtung verbleibende Konzentrat ist das gestrippte und gewissermaßen von Leichtersieder gereinigte Produkt, das ebenfalls am Boden der Verdampfereinrichtung abgezogen werden kann.For product separation, the product is fed to the head of the short path evaporator and distributed by the film forming device on the outer evaporator device. A lighter-boiling liquid component thereby at least partially evaporates and deposits on the condenser. The distillate thus obtained flows down the condenser and can be withdrawn at the bottom of the short path evaporator. The concentrate remaining on the evaporator device is the stripped product, which has to some extent been purified from the lower boiler, and which can likewise be taken off at the bottom of the evaporator device.
Es ist bekannt, Destillationsvorgänge dadurch zu unterstützen, dass eine zusätzliche leichtersiedende Komponente in die flüssige Phase der mehrkomponentigen Flüssigkeit eingebracht wird. Dieses leichtsiedende Strippmedium führt dazu, dass der Partialdruck der leichtsiedenden Flüssigkeitskomponente während des Trennvorgangs reduziert wird, so dass die in der flüssigen Phase gebundene, leichtersiedende Flüssigkeitskomponente dazu angeregt wird, schneller in die Dampfphase überzugehen, wodurch der Strippprozess beschleunigt wird. Aus der WO 2004/007654 A1 ist es bekannt, das Strippmittel der mehrkomponentigen Flüssigkeit noch vor dem Eintritt in die Verdampferkammer zuzuführen. Hierzu ist ein separater Verfahrensschritt erforderlich.It is known to assist distillation operations by introducing an additional lower-boiling component into the liquid phase of the multicomponent liquid. This low-boiling stripping medium causes the partial pressure of the low-boiling liquid component to be reduced during the separation process, so that the liquid-phase-bound, lower-boiling liquid component is stimulated to transition more quickly to the vapor phase, thereby accelerating the stripping process. From WO 2004/007654 A1 it is known to supply the stripping agent of the multicomponent liquid before it enters the evaporator chamber. For this purpose, a separate process step is required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Trennen von mehrkomponentigen Flüssigkeiten in einem Kurzwegverdampfer mit Hilfe eines Strippmediums hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit weiter zu steigern und gleichzeitig verfahrenstechnisch zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Geeignete Kurzwegverdampfer zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Patentansprüche 10 und 11.The invention is based on the object of further increasing a method for separating multicomponent liquids in a short-path evaporator with the aid of a stripping medium with regard to its performance and simultaneously simplifying the process. This object is achieved in the method with the features of claim 1. Suitable short-path evaporators for carrying out the method are the subject matter of patent claims 10 and 11.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweils abhängigen Unteransprüche.Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the respective dependent subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Kurzwegverdampfer ein Vakuum erzeugt. Der Kurzwegverdampfer ist säulenförmig konfiguriert und besitzt eine äußere, beheizbare Verdampfereinrichtung sowie im Inneren eine Kondensatoreinrichtung. Zwischen der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung ist eine Filmbildungseinrichtung zum Erzeugen eines von der mehrkomponentigen Flüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsfilms vorgesehen. Mit Hilfe der Verdampfereinrichtung kann eine leichtersiedende Flüssigkeitskomponente aus der mehrkomponentigen Flüssigkeit durch Verdampfen zumindest teilweise ausgetrieben werden.In the method according to the invention, a vacuum is generated in a short-path evaporator. The short-path evaporator is configured in the shape of a column and has an outer, heatable evaporator device and, in the interior, a condenser device. Between the evaporator means and the condenser means there is provided a film forming means for producing a liquid film formed by the multi-component liquid. With the aid of the evaporator device, a lower-boiling liquid component can be expelled from the multicomponent liquid by evaporation, at least partially.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll in einem Druckbereich durchgeführt werden, in welchem Drücke kleiner als 1 mbar herrschen. Vorzugsweise sind die Drücke kleiner als 0,1 mbar. Ein Bereich von 0,1 - 0,001 mbar wird als besonders zweckmäßig angesehen. In diesem Hochvakuumbereich herrschen besondere Verfahrensbedingungen, die dazu führen, dass die leichtersiedende Flüssigkeitskomponente beschleunigt aus der mehrkomponentigen Flüssigkeit austritt. Unterstützt wird dies dadurch, dass in die Verdampferkammer ein leichtsiedendes Strippmedium eingebracht wird, welches zusammen mit der leichtersiedenden Flüssigkeitskomponente an der Kondensatoreinrichtung kondensiert und flüssig aus der Verdampferkammer abgezogen wird. Das Besondere ist, dass das Strippmedium nicht in flüssiger Form zuvor der mehrkomponentigen Flüssigkeit beigesetzt wird, sondern getrennt von dieser in die Verdampferkammer eingebracht wird. Zudem befindet sich das Strippmedium innerhalb der Verdampferkammer ausschließlich in einem dampf- bzw. gasförmigen Aggregatzustand. Das Strippmedium kann daher unmittelbar dampf- bzw. gasförmig in die Verdampferkammer eingeleitet
werden. Es kann sich bei dem Strippmedium auch um eine überhitzte Flüssigkeit handeln, welche bei Eintritt in die Verdampferkammer unmittelbar in den gasförmigen Zustand übergeht. Durch das gasförmige und getrennte Einleiten des Strippmediums kann das Trennverfahren in einem Kurzwegverdampfer besonders effektiv auch im Hochvakuumbereich durchgeführt werden, so dass temperaturempfindliche, mehrkomponentige Flüssigkeiten schonend bearbeitet werden können, ohne dass ihnen zuvor ein Strippmedium zugesetzt werden müsste.The process according to the invention should be carried out in a pressure range in which pressures of less than 1 mbar prevail. Preferably, the pressures are less than 0.1 mbar. A range of 0.1 - 0.001 mbar is considered to be particularly useful. In this high vacuum range, there are special process conditions that cause the lower-boiling liquid component to accelerate out of the multicomponent liquid. This is supported by the fact that in the evaporator chamber, a low-boiling stripping medium is introduced, which is condensed together with the lower-boiling liquid component at the condenser device and liquid is withdrawn from the evaporator chamber. The special feature is that the stripping medium is not previously added to the multicomponent liquid in liquid form, but is introduced separately from this into the evaporator chamber. In addition, the stripping medium is located within the evaporator chamber only in a vapor or gaseous state of matter. The stripping medium can therefore be introduced directly into the vaporization chamber in vapor or gaseous form become. The stripping medium may also be an overheated liquid which, on entering the evaporator chamber, passes directly into the gaseous state. Due to the gaseous and separate introduction of the stripping medium, the separation process can be carried out in a short path evaporator particularly effectively in the high vacuum range, so that temperature-sensitive, multi-component liquids can be processed gently, without them before a stripping medium would have to be added.
Wichtig bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass der Druckverlust zwischen der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung möglichst klein ist. Vorzugsweise ist der Druckverlust eine 10er-Potenz kleiner als der in der Verdampferkammer herrschende mittlere Druck. Bei einem mittleren Druck von 0,1 bar liegt der Druckverlust zwischen der Verdampfereinrichtung und der Kondensatoreinrichtung vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bar. Grundsätzlich soll der Druckverlust so klein wie möglich sein, d.h. möglichst kleiner als 0,0001 mbar sein.Important in the method according to the invention is that the pressure loss between the evaporator device and the capacitor device is as small as possible. Preferably, the pressure loss is a power of 10 less than the prevailing in the evaporator chamber mean pressure. At a mean pressure of 0.1 bar, the pressure loss between the evaporator device and the condenser device is preferably in a range of 0.01 bar. Basically, the pressure drop should be as small as possible, i. be as small as 0.0001 mbar.
Das Strippmedium führt zu einer Veränderung der Partialdrücke in der Verdampfereinrichtung mit der Folge, dass die leichtersiedende Flüssigkeitskomponente aus der Gasphase verdrängt wird. Die leichtersiedende Flüssigkeitskomponente strebt einen Gleichgewichtszustand bzw. Sättigungszustand an. Durch die Anwesenheit des gasförmigen Strippmediums wird daher das Verdampfen der leichtersiedenden Flüssigkeitskomponente aus der mehrkomponentigen Flüssigkeit effektiv beschleunigt.The stripping medium leads to a change in the partial pressures in the evaporator device, with the result that the lower-boiling liquid component is displaced from the gas phase. The lighter-boiling liquid component aims for a state of equilibrium or saturation. The presence of the gaseous stripping medium therefore effectively accelerates the evaporation of the lower-boiling liquid component from the multicomponent liquid.
Damit die gewünschten Verschiebungen der Partialdrücke sich möglichst unmittelbar an der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms einstellen, ist vorgesehen, dass das Strippmedium der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms gegenüberliegend in die Verdampferkammer eingebracht wird. Das Strippmedium kann daher beispielsweise über die Filmbildungseinrichtung, den so genannten Rotor, eingebracht und über diesen verteilt werden. Die Filmbildungseinrichtung ist mit
entsprechenden Rohrleitungen versehen, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen. Die Öffnungen sind der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms zugewandt, so dass das Strippmedium gewissermaßen unmittelbar auf die Oberfläche des Flüssigkeitsfilms gerichtet wird.So that the desired displacements of the partial pressures adjust as directly as possible on the surface of the liquid film, it is provided that the stripping medium is introduced into the surface of the liquid film opposite to the evaporation chamber. The stripping medium can therefore be introduced, for example, via the film-forming device, the so-called rotor, and distributed over it. The film forming device is with provided corresponding pipelines having a plurality of openings. The openings face the surface of the liquid film, so that the stripping medium is directed to a certain extent directly on the surface of the liquid film.
Das Einleiten des Strippmediums kann hierbei über eine Rotorwelle der Filmbildungseinrichtung erfolgen.The introduction of the stripping medium can in this case take place via a rotor shaft of the film-forming device.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine Rohrleitungsanordnung im Bereich der Kondensatoreinrichtung vorzusehen, über welche das Strippmedium in die Verdampferkammer eingeleitet wird. Eine solche Rohrleitungsanordnung ist im Gegensatz zur Filmbildungseinrichtung stationär montiert, wobei eine entsprechende Anzahl von Öffnungen oder Düsen in der Rohrleitungsanordnung wiederum auf die Oberfläche des Flüssigkeitsfilms gerichtet ist. Auch hierdurch ist eine oberflächennahe Einbringung des Strippmediums möglich.Alternatively or additionally, it is possible to provide a piping arrangement in the region of the condenser device, via which the stripping medium is introduced into the evaporator chamber. Such a piping arrangement is mounted stationary in contrast to the film forming device, wherein a corresponding number of openings or nozzles in the piping arrangement is in turn directed to the surface of the liquid film. This also makes it possible to introduce the stripping medium near the surface.
Die leichtersiedende Flüssigkeitskomponente kann in dem Strippmedium lösbar sein, so dass das Strippmedium zusammen mit der leichtersiedenden Komponente als Destillat in Lösung geht.The lighter-boiling liquid component may be soluble in the stripping medium so that the stripping medium, together with the lower-boiling component as the distillate, dissolves.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einem Kurzwegverdampfer durchführbar, wie er Gegenstand des Patentanspruchs 10 ist, d.h. bei welchem das Strippmedium über eine Rotorwelle der Filmbildungseinrichtung in die Verdampferkammer einbringbar ist. In der alternativen Ausführungsform gemäß Patentanspruch 11 folgt die Einleitung des Strippmediums über eine im Bereich der Kondensationseinrichtung platzierte Rohrleitungsanordnung. Selbstverständlich ist es möglich, die beiden zuvor genannten Einbringungsmöglichkeiten zu kombinieren, sofern dies technisch sinnvoll und notwendig ist.The inventive method is feasible with a short path evaporator, as it is the subject of claim 10, i. in which the stripping medium can be introduced into the evaporator chamber via a rotor shaft of the film-forming device. In the alternative embodiment according to claim 11, the introduction of the stripping medium follows via a pipe arrangement placed in the region of the condensation device. Of course, it is possible to combine the two aforementioned introduction possibilities, if this is technically reasonable and necessary.
Wesentlich ist, dass das Strippmedium möglicht nahe der Oberfläche der Flüssigkeitskomponente in die Verdampferkammer eingebracht wird. Daher kann die stationäre Rohrleitungsanordnung die Kondensationsanordnung
käfigartig umgeben. Die Filmbildungseinrichtung ist ohnehin käfigartig konfiguriert, so dass das Strippmedium gleichmäßig innerhalb der Verdampferkammer und in der Nähe der Oberfläche der Verdampfereinrichtung ausgebracht wird.It is essential that the stripping medium is possibly introduced into the evaporator chamber near the surface of the liquid component. Therefore, the stationary piping arrangement can be the condensation arrangement surrounded like a cage. The film-forming device is anyway configured cage-like, so that the stripping medium is applied uniformly within the evaporator chamber and in the vicinity of the surface of the evaporator device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kurzwegverdampfers 1. Der Kurzwegverdampfer 1 umfasst eine säulenförmige Verdampferkammer 2, die außenseitig von einer Verdampfereinrichtung 3 beheizt wird. Im Zentrum der Verdampferkammer 2 befindet sich eine Kondensationseinrichtung 4. Zwischen der Verdampfereinrichtung 3 und der Kondensationseinrichtung 4 befindet sich eine Filmbildungseinrichtung 5 in Form eines von einem Antrieb 9 angetriebenen, käfigartigen Wischersystems. Zum Trennen einer mehrkomponentigen Flüssigkeit wird diese über einen Anschluss 6 in den Kurzwegverdampfer 1 eingespeist. Die Filmbildungseinrichtung 5 verteilt die Flüssigkeit auf der Heizfläche 8 der Verdampfereinrichtung 3, so dass eine leichtersiedende Flüssigkeitskomponente verdampft und zumindest teilweise aus der mehrkomponentigen Flüssigkeit ausgetrieben wird. Die verdampfte, leichtersiedende Flüssigkeitskomponente kondensiert an der Kondensatoreinrichtung 4 und kann von dieser in Form eines Kondensats an einem Anschluss 7 bodenseitig der Verdampferkammer 2 abgezogen werden. Das an einer Heizfläche 8 der Verdampfereinrichtung verbleibende Konzentrat läuft an der Heizfläche 8 herunter und wird über einen weiteren Anschluss 9 aus der Verdampferkammer 2 abgeleitet.The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. 1 shows a schematic representation of a short-path evaporator 1. The short-path evaporator 1 comprises a columnar evaporator chamber 2, which is heated on the outside by an evaporator device 3. In the center of the evaporator chamber 2 is a condensation device 4. Between the evaporator device 3 and the condensation device 4 is a film forming device 5 in the form of a driven by a drive 9, cage-like wiper system. To separate a multicomponent liquid, it is fed via a connection 6 into the short-path evaporator 1. The film-forming device 5 distributes the liquid on the heating surface 8 of the evaporator device 3, so that a lower-boiling liquid component is vaporized and at least partially expelled from the multicomponent liquid. The vaporized, lower-boiling liquid component condenses on the condenser device 4 and can be withdrawn from the latter in the form of a condensate at a connection 7 on the bottom side of the evaporator chamber 2. The concentrate remaining on a heating surface 8 of the evaporator device runs down the heating surface 8 and is discharged from the evaporator chamber 2 via a further connection 9.
In der Verdampferkammer 2 herrscht ein Vakuum. Der Druck liegt dabei in einem Bereich kleiner als 1 mbar. Hierfür ist eine Absaugung 10 im unteren Bereich des Kurzwegverdampfers angeordnet.In the evaporator chamber 2 there is a vacuum. The pressure is in a range of less than 1 mbar. For this purpose, an exhaust 10 is arranged in the lower region of the short-path evaporator.
Zusätzlich zu der mehrkomponentigen Flüssigkeit wird ein Strippmedium in gasförmiger Form in die Verdampferkammer 2 eingebracht. Dies erfolgt über eine Rotorwelle 11 , mittels welcher die Filmbildungseinrichtung angetrieben
wird. Das Strippmedium wird von der Rotorwelle 11 ausgehend in wenigstens einen Arm des käfigartigen Rotor eingeleitet und tritt von dort aus in die Verdampferkammer 2 ein. Hierzu sind an der Filmbildungseinrichtung 5 eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 12 vorgesehen, welche auf die Heizfläche 8 weisen, so dass das gasförmige Strippmedium mit dem Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Verdampfereinrichtung 3 in Kontakt gelangt und die dort austretende leichtersiedende Flüssigkeitskomponente genötigt, aus der Flüssigkeit auszutreten. Das gasförmige Strippmedium schlägt sich ebenfalls an der Kondensatoreinrichtung 4 nieder und wird zusammen mit der kondensierten leichtersiedenden Flüssigkeitskomponente als Kondensat über den Anschluss 7 aus der Verdampferkammer 3 abgeleitet.In addition to the multicomponent liquid, a stripping medium in gaseous form is introduced into the evaporator chamber 2. This is done via a rotor shaft 11, by means of which the film-forming device is driven becomes. The stripping medium is introduced from the rotor shaft 11, starting in at least one arm of the cage-like rotor and enters from there into the evaporator chamber 2 a. For this purpose, a plurality of outlet openings 12 are provided on the film-forming device 5, which point to the heating surface 8, so that the gaseous stripping medium comes into contact with the liquid film on the surface of the evaporator device 3 and forces the lighter-boiling liquid component emerging there to escape from the liquid. The gaseous stripping medium also precipitates on the condenser device 4 and is discharged together with the condensed, lower-boiling liquid component as condensate via the connection 7 from the evaporator chamber 3.
Die Ausführungsform der Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 lediglich dadurch, dass das Strippmedium nicht über die Rotorwelle, sondern über eine separate Rohrleitungsanordnung 13 in die Verdampferkammer 2 eingebracht wird. Die Rohrleitungsanordnung 13 befindet sich zwischen der Kondensatoreinrichtung 4 und der Filmbildungseinrichtung 5. Auch bei dieser Konfiguration weisen Austrittsöffnungen 14 in der Rohrleitungsanordnung 13 auf die Heizfläche 8 der Verdampfereinrichtung 3, so dass das gasförmige Strippmedium in möglichst geringem Abstand mit der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms in Kontakt gelangt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Strippmedium über einen Anschluss 15 im Bereich des Kondensators 4 von unten in die Verdampferkammer 2 eingeleitet. Bezüglich der weiteren Funktionsweise wird auf die Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Figur 1 Bezug genommen.
The embodiment of Figure 2 differs from that of Figure 1 only in that the stripping medium is not introduced via the rotor shaft, but via a separate pipe assembly 13 in the evaporator chamber 2. The piping arrangement 13 is located between the condenser device 4 and the film-forming device 5. Also in this configuration, outlet openings 14 in the piping arrangement 13 on the heating surface 8 of the evaporator device 3, so that the gaseous stripping medium comes in contact with the surface of the liquid film as close as possible , In this embodiment, the stripping medium is introduced via a connection 15 in the region of the condenser 4 from below into the evaporator chamber 2. With regard to the further mode of operation, reference is made to the explanation of the exemplary embodiment of FIG.
Bezugszeichen:Reference numerals:
1 - Kurzwegverdampfer1 - short path evaporator
2 - Verdampferkammer2 - Evaporator chamber
3 - Verdampfereinrichtung3 - evaporator device
4 - Kondensatoreinrichtung4 - capacitor device
5 - Filmbildungseinrichtung5 - film forming device
6 - Anschluss6 - Connection
7 - Anschluss7 - Connection
8- Heizfläche8- heating surface
9- Antrieb 10- Absaugung 11 - Rotorwelle9- Drive 10- Suction 11 - Rotor shaft
12- Austrittsöffnung12- outlet opening
13- Rohrleitungsanordnung13- piping arrangement
14- Austrittsöffnung14- outlet opening
15- Anschluss
15 connection
Claims
1. Verfahren zum Trennen von mehrkomponentigen Flüssigkeiten in einem Kurzwegverdampfer mit folgenden Schritten:1. A method for separating multicomponent liquids in a short path evaporator, comprising the following steps:
a) in einer säulenförmigen Verdampferkammer (2), die begrenzt ist von einer äußeren, beheizbaren Verdampfereinrichtung (3) und im Inneren eine Kondensatoreinrichtung (4) aufweist, wobei zwischen der Verdampfereinrichtung (3) und der Kondensatoreinrichtung (4) eine Filmbildungseinrichtung (5) zum Erzeugen eines von der mehrkomponentigen Flüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsfilms vorgesehen ist, wird ein Vakuum erzeugt;a) in a columnar evaporator chamber (2) which is bounded by an outer, heatable evaporator device (3) and inside a condenser device (4), wherein between the evaporator device (3) and the condenser device (4) comprises a film forming device (5) is provided for generating a liquid film formed by the multi-component liquid, a vacuum is generated;
b) auf die Verdampfereinrichtung (3) wird die mehrkomponentige Flüssigkeit aufgetragen, wobei eine leichtersiedende Flüssigkeitskomponente aus der mehrkomponentigen Flüssigkeit durch Verdampfen zumindest teilweise ausgetrieben wird;b) the multicomponent liquid is applied to the evaporator device (3), wherein a lower-boiling liquid component is at least partially expelled from the multicomponent liquid by evaporation;
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
c) in der Verdampferkammer (2) ein Druck kleiner als 1 mbar erzeugt wird;c) a pressure of less than 1 mbar is generated in the evaporator chamber (2);
d) in die Verdampferkammer (2) ein leichtsiedendes Strippmedium eingebracht wird, welches zusammen mit der leichtersiedenden Flüssigkeitskomponente an der Kondensatoreinrichtung (4) kondensiert und flüssig aus der Verdampferkammer (2) abgezogen wird;d) a low-boiling stripping medium is introduced into the evaporator chamber (2) which, together with the lower-boiling liquid component, condenses on the condenser device (4) and is drawn off liquid from the evaporator chamber (2);
e) das Strippmedium getrennt von der mehrkomponentigen Flüssigkeit in die Verdampferkammer (2) eingebracht wird; f) das Strippmedium in gasförmigem Aggregatzustand und/oder als überhitzte Flüssigkeit, welche bei Eintritt in die Verdampferkammer (2) in den gasförmigen Zustand übergeht, in die Verdampferkammer (2) eingebracht wird.e) the stripping medium is introduced into the evaporator chamber (2) separately from the multicomponent liquid; f) the stripping medium in gaseous state and / or as superheated liquid, which on entering the evaporator chamber (2) merges into the gaseous state, is introduced into the evaporator chamber (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck kleiner als 0,1 mbar erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a pressure less than 0.1 mbar is generated.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck in einem Bereich von 0,1 bis 0,001 mbar erzeugt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that a pressure in a range of 0.1 to 0.001 mbar is generated.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlust zwischen der Verdampfereinrichtung (2) und der Kondensatoreinrichtung (4) wenigstens eine 10er-Potenz kleiner ist als der in der Verdampferkammer (2) herrschende mittlere Druck und dass der Druckverlust in einem Bereich von 0,01 bis 0,00001 mbar liegt.4. The method according to claim 1, characterized in that the pressure loss between the evaporator device (2) and the condenser device (4) at least a power of 10 is smaller than that in the evaporator chamber (2) prevailing mean pressure and that the pressure loss in one area from 0.01 to 0.00001 mbar.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strippmedium der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms gegenüberliegend in die Verdampferkammer (2) eingebracht wird.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the stripping medium of the surface of the liquid film opposite to the evaporator chamber (2) is introduced.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strippmedium über die Filmbildungseinrichtung (5) eingebracht wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the stripping medium on the film forming device (5) is introduced.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strippmedium über eine Rotorwelle (11 ) der Filmbildungeinrichtung (5) in die Verdampferkammer (2) eingebracht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the stripping medium via a rotor shaft (11) of the film forming device (5) is introduced into the evaporator chamber (2).
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strippmedium über eine Rohrleitungsanordnung (13) im Bereich der Kondensatoreinrichtung (4) in die Verdampferkammer (2) eingebracht wird. 8. The method according to claim 5, characterized in that the stripping medium is introduced via a pipe arrangement (13) in the region of the condenser device (4) in the evaporator chamber (2).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die leichtersiedende Flüssigkeitskomponente in dem Strippmedium löst.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the lower-boiling liquid component dissolves in the stripping medium.
10. Kurzwegverdampfer zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9, mit einer säulenförmigen Verdampferkammer (2), die begrenzt ist von einer äußeren, beheizbaren Verdampfereinrichtung (3) und im Inneren eine Kondensatoreinrichtung (4) aufweist, wobei zwischen der Verdampfereinrichtung (3) und der Kondensatoreinrichtung (4) eine Filmbildungseinrichtung (5) zum Erzeugen eines von der mehrkomponentigen Flüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsfilms vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmig in die Verdampferkammer (2) eintretendes Strippmedium über eine Rotorwelle (11 ) der Filmbildungeinrichtung (5) in die Verdampferkammer einbringbar ist.10. Short-path evaporator for carrying out the method according to one of the claims 1 to 9, with a columnar evaporator chamber (2) which is bounded by an outer, heatable evaporator device (3) and inside a condenser device (4), wherein between the evaporator device ( 3) and the capacitor device (4) is provided with a film formation device (5) for producing a liquid film formed by the multicomponent liquid, characterized in that a stripping medium entering the vaporization chamber (2) in gaseous form is conveyed via a rotor shaft (11) of the film formation device (5). can be introduced into the evaporator chamber.
11. Kurzwegverdampfer zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9, mit einer säulenförmigen Verdampferkammer (2), die begrenzt ist von einer äußeren, beheizbaren Verdampfereinrichtung (3) und im Inneren eine Kondensatoreinrichtung (4) aufweist, wobei zwischen der Verdampfereinrichtung (3) und der Kondensatoreinrichtung (4) eine Filmbildungseinrichtung (5) zum Erzeugen eines von der mehrkomponentigen Flüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsfilms vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmig in die Verdampferkammer (2) eintretendes Strippmedium über eine Rohrleitungsanordnung (13) im Bereich der Kondensationseinrichtung (4) in die Verdampferkammer (2) einbringbar ist.11. Short-path evaporator for carrying out the method according to one of the claims 1 to 9, with a columnar evaporator chamber (2) which is bounded by an outer, heatable evaporator device (3) and inside a condenser device (4), wherein between the evaporator device ( 3) and the capacitor device (4) is provided with a film formation device (5) for producing a liquid film formed by the multicomponent liquid, characterized in that a stripping medium entering the vaporization chamber (2) in gaseous form is conveyed via a pipeline arrangement (13) in the region of the condensation device (13). 4) in the evaporator chamber (2) can be introduced.
12. Kurzwegverdampfer nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungsanordnung (13) die Kondensationsanordnung (4) käfigartig umgibt. 12. Short-path evaporator according to claim 11, characterized in that the pipe arrangement (13) surrounds the condensation arrangement (4) like a cage.
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