DE1519736A1 - Kaskaden-Kolonne - Google Patents

Kaskaden-Kolonne

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DE1519736A1
DE1519736A1 DE19651519736 DE1519736A DE1519736A1 DE 1519736 A1 DE1519736 A1 DE 1519736A1 DE 19651519736 DE19651519736 DE 19651519736 DE 1519736 A DE1519736 A DE 1519736A DE 1519736 A1 DE1519736 A1 DE 1519736A1
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DE
Germany
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liquid
column
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cascades
cascade
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Application number
DE19651519736
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English (en)
Inventor
Weingaertner Dr-Ing Ernst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WEINGAERTNER DR ING ERNST
Original Assignee
WEINGAERTNER DR ING ERNST
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Publication date
Application filed by WEINGAERTNER DR ING ERNST filed Critical WEINGAERTNER DR ING ERNST
Publication of DE1519736A1 publication Critical patent/DE1519736A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/24Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with sloping plates or elements mounted stepwise

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Kaskaden-Kolonne.
  • In der Patentanmeldung W 38 330 IVc/l2 a ist eine Kolonnenkonstruktion beschrieben, die im Wesentlichen eine Rieselkolonne mit ringförmiger Anordnung der Austauschräume, sowie gegen- und gleichläufiger Ströme der Dämpfe und Flüssigkeiten darstellt. Zwar können hierbei an den unteren Umkehrstellen auch Flüssigkeitsböden ausgebildet werden, wenn man es zulässt, dass diese sich mit Blüssigkeit füllen. so dass nach zwei Austauschmethoden. der einer Filmberührung sowohl, als auch det einer Durchtrittsberahrung,
    4\rorteil-
    naft miteinander kombiniert werden , gearbeitet werden kann. dennoch ist aber die dort beschriebene Verfahrensweise und Konstruktion in erster Linie auf einen Materialaustausch durch Filsberahrung abgestellt.
  • Für viele Trennungsfälle ist es jedoch zweckmässig in überwiegende Ausmass den Austausch vorzugsweise mit-tels Durchtrittsberührung her beizuführen, insbesondere dann, wenn man Rektifikationen mit hohen Flüssigkeitsrückläufen betreiben muss. Unter Beibehaltung, jedoch Modifizierung des gleichen, in der Patentanmeldung W 38 33o IVc/12 a dargestellten und erfindungsgemässen Arbeits-und Konstruktionsprinzips lässt sich aber auf einfache Weise eine in der Hauptsache auf Durchtrittsberührung begründete Trennung von verdampfbaren Stoffgemischen erreichen, wenn man sinngemäss den Anteil der Slüssigkeitsböden zu Ungunsten des Anteils der Rieselwände erhöht und die Böden beispielsweise in Form von ringförmig oder auch quadratisch verlaufenden Kaskaden derart anordnet, dass ein ständiger Gegenstrom-Rücklauf der Kondensate gegenüber den Dämpfen von Roden zu Boden erfolgen kann. Hierbei ist wesentlich, dass die Kondensate als Ganzes im Gegenstrom zu den Dämpfegemischen bewegt werden, diese selbst aber auf jedem Boden eine Querströmung vollführen. Die Anordnung der Bodenräume kann dabei, um eine Kolonnenform zu wahren entweder in Form von konzentrischen Ringen, oder aber auch in quadratischer oder rechteckiger Zuordnung oder auch übereinandergestellt kastenförmig erfolgen. Es muss jedoch eine kaskadenförmige Gesamtanordnung eingehalten werden.
  • Um den hierbei erzielten Vorteil einer niedrigen Bauhöhe und einer kompakten, wärme sparenden Bau- und Anordnungsweise einzuhalten und zu demonstrieren, sind in den Figuren 1 bis 4 verschiedene mögliche Konstruktionen schematisch angegeben, die wie folgt beschrieben werden.
  • Figur I stellt die in der Bauhöhe günstigste Anordnung für den Fall dar, dass die Dämpfe dem innersten Rohr (A-1) der Ringkolonne zugeführt werden und bei Durchtritt durch die Bodenflüssigkeiten von innen nach aussen fortschreiten (1 bis 4), wobei sie erfindungsgemäss innerhalb der dampferfüllten Ringräume abwechselnd auf- und absteigen. Sobald die Dämpfe innerhalb einer Ringkaskadengruppe an der an der Kolonnenwand (B-1) liegenden Ringkaskade angelangt sind, werden sie innerhalb eines Hohlraumes (C-1) nach dem zentralen Teil der Kolonne (A-2) zurückgeführt, von wo sie erneut radial von innen nach aussen die nächste Ringkaskadengruppe von (A-2) nach (B-2) durchstreichen und so fort.
  • Andererseits wird die Rücklaufflüssigkeit am obersten Boden der Kolonne bzw. auf einem beliebigen Boden zugesetzt und bewegt sich in freiem Abfluss von oben nach unten von Boden zu Boden mittels sinngemäss auf den Böden verteilten Überläufen im Gegenstrom zu den Dämpfen, im Ganzen von oben nach unten, jedoch innerhalb einer Kaskadengruppe von aussen nach innen und von einer Kaskadengruppe zur andern jeweils von innen nach aussen, allerdings in diesen Bezirken als reiner Ablauf ohne Daspfeberúhrung. Es ist möglich, Flüssigkeit an irgendeiner Kaskadengruppe nach Wahl zuzuführen, wobei der zweckmässigste Ort der Zuführung jeweils aussen bei B-1, B-2, B-3 usf.. sein wird. Aber auch eine Zuführung an den Stellen A-2, A-3 usf. ist leicht möglich.
  • Aus der Figur I geht hervor, dass eine grosse Zahl von Böden innerhalb einer verhältnisomässiges niederen Bauhöhe unterzubringen ist. Die Höhe des Ringraumes braucht lediglich der üblichen Höhe eines Bodens einer üblichen Bodenkolonne zu entsprechen, die notwendig ist, um Plüssigkeit und Dämpfe sicher voneinander zu trennen und Übertrag von Tröpfchen oder Sckaumlamellen zu verhindern.
  • Die Steighöhe einer jeden Kaskadengruppe, als dem weiteren Kriterium einer minimalen Höhe pro Boden, ergibt sich dann maximal als dem Verhältnis der Sumpfhöhe eines Bodens zu dessen Breite und minimal etwa zur halben Sumpfhöhe, bezogen auf die Bodenbreite.
  • Der gesamte Höhenbedarf einer Kaskadengruppe (A-l/B-l) ergibt sich dann aus der Kaskadenzahl pro Gruppe, multipliziert mit der halben Flüssigkeitshöhe pro Boden plus der Summe aus einer halben Flüssigkeitshöhe und einer Bodenhöhe ohne d ; f Flüssigkeitshöhe.
  • Die Ringräume C-l, a-2 usf. können besonders niedrig gehalten werden.
  • In der Figur II ist die Anordnung der Kaskaden in der Weise getrof. fen worden, dass die Dämpfe als Ganzes sich von aussen nach innen bewegen, während die Bodenflüssigkeiten den umgekehrten Weg gehen.
  • Wiederum sind die Kaskadengruppen unmittelbar übereinander angeordnet,. um die geringstmögliche Bauhöhe einzuhalten. Dabei muss der Flüssigkeitsablauf von einer Kaskadengruppe zur nächsttieferen von aussen nach innen mit schwachem Gefälle geführt werden. Die in Figur II gezeigte Anordnung kommt vorzugsweise für solche Fälle in Betracht, bei denen es z.B. nicht auf eine Zwischenentnahme von Bodenflüssigkeiten ankommt.
  • In der Figur III ist eine allgemein anwendbare Anordnung Qargestellt, bei welcher auf geringste Bauhöhe kein besonderer Werft gelegt wird. Es entstehen tote Räume, die entlüftet sind und zu Reparaturzwecken, zur Unterbringung von Leitungen, Uberläufen, Zusatzheizeinrichtungen, , Kontrollen usw, ausgenutzt werden können.
  • Auch hier ist allgemein, infolge der Kaskadenanordnung, eine grosse Zahl von Böden auf relativ geringer Höhe unterzubringen.
  • Im linken Teil der figur 1 ist schematisch ein Bodenüberlauf eingezeichnet. Diese Uberläufe können konstruktiv die verschiedensten Bauformen und Anordnungen haben, die dem Stnad der Technik entsprechen. Sie sind selbst im Einzelnen nicht Gegenstand dieser Erfindung. So können sie mehr oder weniger zahlteich über den Umfang der einzelnen Ringböden, jedoch möglichst regelmässig, verteilt sein. Eine zweckmässige Anordnung ist z. B. die Ausrüstung von 3, 4 oder 6 Überlaufstellen pro Ringboden, bzw. 4 Uberlaufstellen pro Boden bei quadratischer Anordnung usf.
  • Die in die Bodenflüssigkeiten eintauchenden Führungs- und Umkehrbleche können am unteren Rand glatt oder auch gezahnt oder durchlocht oder sonstwie gestaltet sein, um eine möglichst gleichmässigi Verteilung der durch die Plüssigkeit hindurchtretenden Dämpfe über den gesamten Umfang zu erzielen.
  • Um weiterhin eine möglichst gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit sowohl der Dämpfe als auch des Kondensats von Kaskade zu Kaskade zu erreichen und einzuhalten, können die Abstände zwischen den konzentrischen Ringräumen nach aussen hin geringer, nach innen hin weiter werden. Dadurch wird eine gleichmässige Verweilzeit des Kondensats, die mitunter wünschenswert und vorteilhaft ist, erreicht. Um weiterhin eine möglichst intensive Berührung zwischen Kondensat und Dämpfen aufrecht-zu erhalten, kann der jeweilige Ringraum auf der Dämpfeeintrittsseite gegenüber dem Ringraum auf der Dämpfeaustrittsseite durch entsprechend engere Anordnung des Umkehrbleches verkleinert werden.
  • Für viele Zwecke kann es aber gerade besonders günstig sein, die Volumina der Flüssigkeiten in den Ringkaskaden nicht gleichgross zu halten, sondern sie durch Beibehaltung des gleichen Abstandes von innen nach aussen bzw. bei umgekehrter Führung von aussen nach innen bewusst die Flüssigkeitsvolumina zu vergrössern und wieder zu verkleinern. Solche Massnahmen bei der Konstruktion und Ausführung müssen auf die jeweils vorliegende besondere Trenungsaufgabe eingestellt werden. Ihre Möglichkeit in der eine oder anderen Richtung zeigt aber den überraschend vielseitigen und günstigen Anpassungsvorteil der vorliegenden Erfindung.
  • Durch die periodische Vergrösserung bzw. Verkleinerung der Plüssigkeitsvolumina in den Ringräumen wird an geeigneten Stellen ein längerer und intensiver er Kontakt zwischen den Phasen herbeigeführt, was zur Folge hat, dass ein höherer Grad von Annäherung an den theoretischen Boden herbeigeführt wird, als es beispielsweise bei den üblichen Glockenböden erreicht wird, die auf jedem Boden etwa gleichviel Flüssigkeit enthalten. Zum anderen wird an den Orten geringerer Flüssigkeitsmengen eine kürzere Verweilzeit eingestellt, die dann von Vorteilsist, wenn eine solche kürzere Berührungsdauer bereits genügt, um das Gleichgewicht zwischen Dampf und Flüssigkeit einzustellen.
  • Durch Kombination aller der genannten Effekte kann somit in grosser Breite das für jeden Zweck optimale Ergebnis eingestellt werden.
  • Die bisher beschriebene Kolonnenausführung g nach der: Kaskadenprinzip ist weiterhin nicht nur an eine Anordnung n konzentrischen Ringräumen, entweder kreisförmig, quadratisch oder rechteckig, gebunden. Man kann solche Ringräume sozusagen aufschneiden und zu gestreckten Räumen auseinanderbiegen, wobei dann kastenförmige Anordnungen entstehen. Hierbei kann die Anordnung in der Form der treppenförmigen Kaskaden beibehalten werden, es kann aber auch der Extremfall des Aufeinanderstellen der Kaskaden gewählt werden, wie dies die Figur IV schematisch zum Ausdruck bringt.
  • Mehrere Kaskaden können dadurch zu Gruppen zusammengefasst werden, dass sie innerhalb der einzelnen Stockwerke parallel zusammengeschaltet werden. Durch eine solche Übereinander-Anordnung wird ins besondere die Flüssigkeits- und Dämpfeführung erheblich erleichtert, da sie bequem an den Stirnseiten angebracht werden können, wie dies die Figur IV andeutet. Auch hierbei sind die unterschiedlichsten Kombinationen möglich.
  • Alle sonstigen Zubehör-Einrichtungen von Destillationekolonnen, wie die Art der Zu- und Abführung von flüssigen, dampfförmigen und teilweise flüssigen und dampfförmigen Einsatzstoffen und Produkten der Destillation, die Abnahme von Kopf-, Seiten- und Sumpfprodukten, die Art der Gewinnung von Rücklauf und dessen Rückführung in die Kolonne, das Wiederaufheizen von Produkten oder Zwischenfraktionen usw. können die üblichen, nach dem Stande der Technik bekannten Einrichtungen sein und sind nicht Gegenstand der vorliegenden « rfindung.

Claims (6)

Patentansprüche.
1. Destillationskolonne zur kontinaierlichen und diskontinu-*e 4 ahen Fráktionieruilg von Flüssigkeitsgemischen unter Mitteldruck und Vakuum in Form einer Bodenkolonne, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsböden entweder ringförmig oder quadratisch cder sonstwie konzentrisch angeordnet und in sich geschlossen sind, dass sie mit Bezug auf den Durchfluss der Bodenflüssigkeit kaskadenförmig an-bzw. absteigen ueinander angeordnet sind, wobei gleichzeitig die durch die Flüssigkeit hindurchtretenden Dämpfe in den über den Bodenflüssigkeiten befindlichen Räumen durch eintauchende Leitbleche in ihnen abwechselnd auf- und absteigen und an deren unteren Rande durch die Flüssigkeit hindurchtreten.
2* Anordnung im Innern der Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskaden jeweils derart aufeinander folgen, dass der Dämpfeeintritt einmal an der Peripherie der Kolonne, zum andern in oder bei der Kolonnenachse erfolgt.
3. Anordnung im Innern der Kolonne gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kaskaden in zueinander parallelen Gruppen oder auch in treppenförmiger Folge zueinander angeordnet sind.
4. Anordnung im Innern der Kolonne gemäss Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrische Anordnung der Ringräume in der Richtung des Dämpfeflusses derart getroffen wird, dass, soweit als möglich, gleiche Flüssigkeitsvolumina innerhalb der einzelnen Räume hergestellt werden.
5. Anordnung der Kolonne nach gleichen Bauprinzipien gemäss Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass langgestrei kte Kaskaden vorhanden sind, die treppenförmig versetzt und erhöht nebeneinander, im Extremfall jedoch übereinander angeordnet sind.
6. Anordnung einer Kaskadenkolonne nach Anspruch 1,2, 3 ; und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine beliebige Anzahl, mindestens jedoch zwei, Kaskaden in Übereinander-Anordnung zueinander dämpfeseitig und flüssigkeitsseitig parallel geschaltet sind.
DE19651519736 1965-04-23 1965-04-23 Kaskaden-Kolonne Pending DE1519736A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0520097A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-30 Mulshankar Saburbhai Panchal Ein verbessertes Verfahren zur Destillation/Deodorisierung von Ölen, Fetten und Fettsäuren

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0520097A1 (de) * 1991-06-19 1992-12-30 Mulshankar Saburbhai Panchal Ein verbessertes Verfahren zur Destillation/Deodorisierung von Ölen, Fetten und Fettsäuren

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