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Die Kochböden von Rektifizierapparaten pflegt man mit einem oder zwei nebeneinander angeordneten Überlaufstutzen zu versehen, durch welche die über die Böden fliessende Flüssigkeit von einem Boden auf den andern überfällt. Die Überlaufstutzen sind auf den einzelnen Böden gegeneinander versetzt angeordnet, wie in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist. Bei Kolonnen mit grossem Durchmesser hat diese Anordnung der Überfallstutzen einen grossen Nachteil, denn der Weg der Flüssigkeit längs eines Bodens ist viel zu lang und der Anteil der Stoffe in dem Gemisch der Flüssigkeit und der Dämpfe ist infolgedessen an verschiedenen Stellen des Bodens verschieden, wodurch der Bodeneffekt sich verschlechtert, wie aus dem nachfolgenden Beispiel hervorgeht.
Es wird angenommen, dass bei der Rektifikation von Spiritus der ideale Bodeneffekt, d. h. die Grädigkeit des Spiritus auf jedem einzelnen Boden so hoch ist, wie die Grädigkeit der Dämpfe, welche in die Bodenflüssigkeit eindringen und das Verhältnis zwischen der Grädigkeit der Spiritusdämpfe und der Grädigkeit der Stammflüssigkeit, aus welcher dieselben entwichen sind, genau der Tabelle von Sorel entspricht.
In Fig. 1 sind die Grädigkeiten des Spiritus in den Überlaufstutzen der einzelnen Böden mit 93'9, 93'3, 92-2 und 90'6 angegeben. Auf den linken Seiten des oberen und mittleren Bodens beim Überlaufstutzen ist also die Grädigkeit der Flüssigkeiten gleich und deshalb auch der Spiritusgehalt der Dämpfe gleich 94-01. Auf der rechten Seite des mittleren und unteren Bodens ist analog ein gleicher Spiritusgehalt von 93-39. Auf dem rechten Ende des höchsten Bodens haben die Spiritusdämpfe 94-43 und auf dem linken Ende des untersten Bodens 92'22 Volum-Prozent Spiritus. In der Mitte der Böden ist der Spiritusgehalt der Dämpfe ideal und beträgt 94-22, 93-7 und 92-8 und der Effekt ist ideal. Auf den Bodenende bei den Überlaufstutzen ist jedoch der Effekt nicht genügend.
Bei den Überlaufstutzen, wo eine Grädigkeit von z. B. 94-01 bzw. 93-39 herrscht, ist der Effekt gleich 0.
Demgegenüber ist nicht glaubhaft, dass die Spiritusdämpfe von einer Grädigkeit von 93'99 auf der rechten Seite des oberen Bodens aus einer stärkeren Flüssigkeit von 93'9 Spiritusdämpfen von 94-43 entwickeln würden und dass auf dem mittleren Boden links die vom unteren Boden mit einer Grädigkeit
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wickeln würden.
Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung einer grösseren Anzahl von Überlaufstutzen auf jedem Boden, welche gleichmässig verteilt sind, wie in den Beispielen in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die grossen Punkte a-a bedeuten Überlaufstutzen auf dem einen Boden, die Kreisringe b-b die Überlaufstutzen auf den Nachbarböden (obere und untere Böden). Die Pfeile veranschaulichen die Strömung der Flüssigkeit auf dem Boden mit den Überlaufstutzen a. Auf den Böden mit derart angeordneten Überlaufstutzen muss also die Grädigkeit der Spiritusflüssigkeit bis auf geringe Unterschiede an allen Stellen gleich sein.
In Fig. 4 ist mit starken Strichen die Strömung der Flüssigkeit von den Überlaufstutzen A dargestellt. Die linke Hälfte der Abbildung veranschaulicht die bisher benutzten Ausführungen mit zwei Überlaufstutzen, während die rechte Hälfte eine Ausführung mit mehreren Überlaufstutzen gemäss der Erfindung darstellt. Auf den ersten Blick ist auch ersichtlich, dass bei den bisherigen Verfahren die Flüssigkeit nicht den ganzen Boden derart gleichmässig überfliessen kann, wie beim Verfahren, bei welchem eben der Bodeneffekt besser sein muss.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung'ist die Ausführung der Überlaufstutzen.
Bei kleinem Stande der Flüssigkeit al1f den Böden, z. B. auf den S'ebböden, muss in dem Boden unter- halb des Überlaufstutzens eine Schale angeordnet werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, damit der
Stutzen in die Flüssigkeit tief hineintaucht und damit die Spiritusdämpfe beim Durchkochen nicht hinauf durch den Überlaufstutzen entweichen können. Die Herstellung der Schalen ist schwierig und kann entfallen, wenn der Überlaufstutzen. mit einem gelochten Boden gemäss Abbildung 6 versehen wird, so, damit im Überlaufstutzen eine Flüssigkeitssäule entsteht, die den Druck des Dampfes überwindet, so dass derselbe durch den gelochten Boden nicht durchdringen kann.
Die Fig. 7 und 9 veranschaulichen eine Ausführung des Überlaufstutzens mit vollem Boden, aber mit Löchern bei der unteren Kante des Stutzens.
Die Locher müssen, was ihre Anzahl und Durchmesser betrifft, derart gewählt werden, damit sie für eine grosse Menge des Durchflusses ausreichen. Die Geschwindigkeit des Durchflusses regelt sich selbständig durch die Höhe der in dem Stutzen angesammelten Flüssigkeitssäule und es veranschaulicht Fig. 7 das Minimum, Fig. 8 das Maximum.
Wie schon oben angeführt, hängt der Bodeneffekt, von der innigen Berührung der Dämpfe mit der Flüssigkeit ab. In Fig. 9 ist die Wirkung der Kappen, deren Ränder mit Einschnitten oder Löchern versehen sind, dargestellt. Die Spiritusdämpfe dringen in der Richtung 1-1 unter die Kappe, wo sich ihre Bewegungsrichtung umkehrt (2-2) und nach Durchdringung der Flüssigkeit wieder die nach oben verlaufende Richtung 3-3 einnimmt. Die Berührung der Dämpfe. mit der Flüssigkeit geschieht unmittelbar nach Durchdringung der Dämpfe durch die Einschnitte und wird umso grösser sein, je grosser die Summe der Umfänge aller Kappen auf einen Bodenist. Diese Summe ist umso grösser, je kleiner der Durchmesser der Kappen und je grösser die. Anzahl derselben auf einem Boden ist.
Kleine Durchmesser der Kappen verteuern und komplizieren sehr den Aufbau. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, strömt die Spiritusflüssigkeit auf den Boden um die Kappen herum und wird nicht dazu gezwungen, um unter die Kappen einzudringen, sie wird daran sogar durch die unter die Kappe gelangenden Dämpfe gehindert..--
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass die Kappen mit Einschnitten durch zentrische Bleehringe ersetzt werden und dass die von einem aus dem andern Boden überfallende Flüssigkeit derart zugeführt wird, dass sie in gleicher Richtung mit den Spiritusdämpfen durch die Ränder der zentrischen Ringe durchdringt, wodurch die innige Berührung der Dämpfe mit der Flüssigkeit, als auch der Bodeneffekt erhöht wird. Diese Ausführung ist in Fig. 10 dargestellt.
In Fig. 12 ist ein Detail der Abbildung 10 dargestellt. In derselben bedeuten 4 die Böden, 5 die Stutzen, durch welche die Spiritusdämpfe durch den Boden dringen, 6 die zentrischen Ringe, welche die Kappen ersetzen und unten mit einem Kamm von Einschnitten für den Dampf durchgang versehen sind. Die strichliert angedeuteten Linien stellen Überlaufstutzen dar, welche bei der Ausführung gemäss Fig. 13 deutlich veranschaulicht sind. Die beschriebene Bauweise ist dadurch gekennzeichnet, dass Dampfräume und Flüssigkeitsräume aufeinander abwechselnd angeordnet sind. Es ist dasselbe, als ob in Fig. 9 die Kappen der Nachbarböden gegenseitig verschoben und um soviel erhöht werden würden, bis die Kappen- deckel die oberen Böden berühren.
(In Fig. 9 strichliert angedeutet. )
Die Stutzen für den Durchgang der Spiritusdämpfe, als auch die Überlaufstutzen sind auf Teilkreisen entsprechender Durchmesser gleichmässig und proportional in bezug auf die Grösse des Durchmessers verteilt.
In Fig. 13 sind die Überlaufstutzen der Nachbarböden zwar in einer Ebene dargestellt, in Wirklichkeit befinden sie sich jedoch in Ebenen, welche miteinander einen gewissen Winkel einschliessen und dies einen kleineren, je grösser die Durchmesser der Teilkreise sind.
Durch die Verlängerung der Stutzen für den Durchgang der Dämpfe und Erhöhung der Dampfräume, wird die Gefahr einer Bodendurchkochung und das Mitreissen der Flüssigkeit durch die Dämpfe vermindert, so dass die Entfernung der Böden verkleinert werden kann, wodurch die Höhe der Kolonne bzw. des ganzen Gebäudes sich beträchtlich vermindert. Sowohl aus dem Vergleich der Fig. 9 und 11, als auch der Fig. 10 und 14 geht hervor, dass die Höhe, welche bei den früheren Bauarten für 6 Böden bestimmt war, nun für 8 Böden ausreichend ist. Die Erniedrigung beträgt also 25 % der ursprünglichen Höhe.
Aus der linken Hälfte der Abbildung 10'ist ersichtlich, dass die Spiritusdämpfe nicht bloss senk- recht hinaufsteigen brauchen, wie auf der rechten Seite der Fig. 11 veranschaulicht ist, sondern, dass dieselben von der Mitte der Kolonne an ihrem Band oder umgekehrt strömen können, so dass bei vollkommener Aufteilung der Dampf-und Flüssigkeitsräume der einzelnen Böden auf Ringe Zusammensetzung der Flüssigleit bzw. der Dämpfe an allen Stellen eines und desselben Bodens gleich ist.
In Fig. 13 ist mit Pfeilen angedeutet, wie die überfallende Flüssigkeit und die Spiritusdämpfe gemeinsam durch den unteren kammartigen Rand der zentrisch angeordneten Blechring durchdringen.
Das Durchkochen der Flüssigkeit mittels Dämpfen auf den Böden ist also sehr wirksam. Die Blechringe versteifen die Böden, so dass die üblichen Versteifungsrippen der Kappenboden vollkommen entfallen können. Bei genau gleicher Höhe aller Ringe, brauchen dieselben nicht einmal angenietet oder an die Böden angeschweisst werden. Zwecks Zentrierung genügt es, dieselben gegenseitig mittels Bolzen und Spreizhülse zu verbinden. In lotrechter Richtung genügt es, dieselben zusammenzuziehen und die Böden jedes Kolonnenteiles mittels Bolzen und Spreizhülse zu verankern.
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Dle Bleehringe können jedoch auch durch Prismen ersetzt werden.
Die Fig. 10, 12 und 13 bleiben für diesen Fall unverändert, nur im Grundriss erscheinen statt konzentrischer Kreise die entsprechenden Schnitte durch die Anwendung findenden Prismen.
In Fig. 11 ist eine Abänderung dargestellt, welche darin besteht, dass auch die Stutzen für den Durchgang der Dämpfe durch Blechring oder Prismen ersetzt werden, welche mit kammartigen Ringen oder Bremsen in eine Einheit vereinigt sind.
In Fig. 12 und 13 sind unter den Überlaufstutzen die Schalen bloss der Deutlichkeit halber veranschaulich, sie entfallen jedoch bei Benutzung der Überlaufstutzen gemäss Fig. 6 und 7.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kochböden für Rektifizierepparate, dadurch gekennzeichnet, dass dieselben mit mehr als zwei über den Boden gleichmässig verteilten Überlaufstutzen (a, b) versehen sind, zum Zwecke, eine über den ganzen Boden praktisch gleichmässige Grädigkeit der den Boden bedeckenden Flüssigkeit zu erzielen (Fig. 2, 3).