DE180553C

DE180553C -

Info

Publication number: DE180553C
Application number: DE1903180553D
Authority: DE
Priority date: 1903-10-28
Filing date: 1903-10-28
Publication date: 1907-01-25

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Verfahren zur Verdampfung und Destillation von Flüssigkeiten, bei welchem, eine Reihe hintereinander geschalteter Verdampfgefäße verwendet werden und die Dämpfe jedes vorhergehenden Körpers zur Beheizung des folgenden dienen. Das neue Merkmal des vorliegenden Verfahrens besteht nun darin, daß das Kondensat der Dämpfe, welches sich

ίο in den Heizelementen der in bekannter Weise nacheinander von der zu verdampfenden bezw. zu destillierenden Flüssigkeit passierten Verdampfgefäße niederschlägt, behufs Abkühlung zu einem Kühler geführt wird.

Nach den bisherigen Verfahren zur Verdampfung und Destillation von Flüssigkeiten, bei welchen ebenfalls unter Benutzung einer Reihe hintereinander geschalteter Verdampfgefäße die Dämpfe jedes vorhergehenden Körpers zur Beheizung des folgenden dienen und das sich in den einzelnen Heizelementen niederschlagende Kondensat behufs Abkühlung zum Kühler geführt wird, wird die zu verdampfende bezw. zu destillierende Flüssigkeit nach stattgefundener Vorwärmung auf. die einzelnen Verdampfgefäße direkt verteilt. Dieses hat zur. Folge, daß das sich in den einzelnen Heizelementen niedergeschlagene Kondensat nur mit einer Temperatur zum Kühler geführt wird, welche der Temperatur der eingespeisten, als Kühlmittel dienenden Flüssigkeit entspricht, d. h. mit einer Temperatur, welche sich wesentlich unter der Verdampfungstemperatur der Flüssigkeit in dem betreffenden Verdampfgefäß befindet.

Zwar ist es bekannt, die zu verdampfende bezw. zu destillierende Flüssigkeit eine Reihe von Verdarnpfgefäßen nacheinander durchfließen zu lassen, in welchen.die Verdampfung bei stufenweise höherem Druck vor sich geht. Bei derartigen Vorrichtungen werden zwar die in der einen Kammer gebildeten Dämpfe ebenfalls dazu benutzt, um das Aufkochen der Flüssigkeit in der nächstfolgenden Kammer zu bewirken, es findet jedoch hierbei im Gegensatz zu dem Gegenstand des vorliegenden Patentes keine Abführung der Kondensationsprodukte zum Kühler statt. Letztere werden vielmehr entweder von der zu destillierenden Flüssigkeit aufgenommen oder, sobald es sich um die Destillation alkoholischer Flüssigkeiten handelt, in einer geeigneten Rektifikationskolonne wiederum zur Verdampfung gebracht.

Dadurch, daß nach dem vorliegenden Verfahren das Kondensat der Dämpfe, welches sich in den Heizelementen der in bekannter Weise nacheinander von der zu verdampfenden bezw. zu destillierenden Flüssigkeit passierten Verdampfgefäße niederschlägt, sogleich zum Kühler geführt wird, wird der Vorteil erzielt, daß das Kondensat aus den einzelnen Heizelementen der Verdampfgefäße mit einer der jeweilig hohen Verdampfungstemperätur entsprechenden Temperatur zum Kühler gelangt, was wiederum zur Folge hat, daß das Kühlmittel wesentlich höher als bei den bisherigen Destillationsmethoden erwärmt, d. h. ausgenutzt werden kann, wodurch die. Kosten der Destillation wesentlich verringert werden. Die angedeutete hohe Ausnutzung des Kühlmittels läßt sich nach dem vorliegenden Verfahren nicht allein in dem Falle erreichen, in welchem dasselbe zur Ver-

dampfung bezw. Destillation von Wasser verwendet wird, sondern auch in allen denjenigen Fällen, in welchen es sich um die Verdampfung bezw. Destillation leicht siedender Flüssigkeiten (Benzin, Äther, Spiritus, Schwefelkohlenstoff, Chloroform und dergl.) handelt, die bekanntlich einen niedrigen Siedepunkt besitzen. In diesem Falle dürfte es zweckmäßig sein, nur für den unteren Teil

ίο des Kühlers Wasser als Kühlflüssigkeit zu verwenden, für den oberen Teil dagegen die zu verdampfende bezw. zu destillierende Flüssigkeit, welche dann daselbst entsprechend vorgewärmt wird.

Die zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens dienende Vorrichtung ist in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung im Schnitt dargestellt und beispielsweise für die Destillation von Wasser so eingerichtet, daß sie mit doppelter Wärmeausnutzung arbeiten kann. Wie die Zeichnung erkennen läßt, besteht die vorliegende Vorrichtung der Hauptsache nach aus den Destillationsgefäßen 1, 7 und dem Kühlgefäß 12. In dem Destillationsgefäß 1 ist das Heizelement 2, in dem Destillationsgefäß 7 das Heizelement 6 und in dem Kühlgefäß 12 das Kühlelement 10 vorgesehen. Das Kühlgefäß 12 besitzt unten die Kühlmittelzuflußleitung 13 und steht oben durch Stutzen 14, Regulator 15 und Leitung 16 mit dem Flüssigkeitsraum des Destillationsgefäßes 7, und der Flüssigkeitsraum des letzteren durch Leitung 8 mit dem Flüssigkeitsraum des Destillationsgefäßes 1 in Verbindung. Der Dampfraum des Destillationsgefäßes ι mündet durch Leitung 5 in den Raum des Heizkörpers 6. Letzterer sowie der Dampfraum des Gefäßes 7 stehen durch Leitung 9 bezw. 11 mit dem Kühlelement 10 des Kühlgefäßes 12 in Verbindung.

Die Wirkungsweise der vorliegenden Vorrichtung ist folgende:

Solange der Apparat sich in Betrieb befindet, wird das im Gefäß 1 befindliche Wasser infolge der Wärmeabgabe seitens des Heizelementes 2, welch letzterem von der Leitung. 3 bei geöffnetem Ventil 17 der Heizdampf zugeführt wird, zur Verdampfung gebracht. Während das nach Wärmeabgabe des Dampfes niederschlagende Kondenswasser durch Stutzen 4 zum Abfluß gebracht wird, gelangt der aus dem Wasser im Gefäß 1 entwickelte Dampf durch Leitung 5 in das Heizelement 6 des Gefäßes 7 und überträgt seine gebundene Wärme an das im Gefäß 7 befindliche Wasser. Infolgedesen wird letzteres zur Verdampfung, er selbst jedoch zur Kondensation gebracht. Das sich im Heizkörper 6 niederschlagende Kondensat gelangt durch Leitung 9, und die im Gefäß 7 gebildeten Dämpfe durch Leitung 11 in das Kühlelement 10. Das Kondensat der im Kühlelement 10 niederschlagenden Dämpfe vereinigt sich mit dem aus dem Heizkörper 6 dorthin gelangenden Kondensat, um dann gemeinsam mit diesem durch Stutzen 18 zum Abfluß gebracht zu werden.

Das zu destillierende Wasser gelangt durch Leitung 13 bei geöffnetem Ventil 19 in das Gefäß 12, umspült hier das Kühlelement 10 und tritt in stark vorgewärmtem Zustande durch Stutzen 14 in den Nieveauregulator 15 über, um von hier, soweit es erforderlich ist, durch. Leitung 16 in das Gefäß 7 geführt zu werden, während der Rest durch Leitung 20 weggeleitet wird.

Im Gefäß 7 wird das Wasser, wie vorhin erläutert wurde, durch die in den Heizkörper 6 gelangenden Dämpfe zum Teil verdampft und gelangt dann in dem Maße, als immer neue Flüssigkeit durch Leitung 16 zugeführt wird, infolge ihres hydrostatischen Gefälles durch Leitung 8 in das Gefäß 1, um hier bei entsprechend starkem Überdruck in den dampfförmigen Zustand überzutreten und dann als Heizmittel zur Verdampfung der in 7 befindlichen Flüssigkeit zu dienen.

Für die Destillation und Sterilisation leicht siedender Flüssigkeiten (Alkohol, Benzin, Ähter u. dgl.) bedient man sich der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung, welche mit mehreren, dem Gefäß 7 in Fig. 1 analogen Verdampfgefäßen ausgestattet ist. Dieselbe ist so eingerichtet, daß sie mit sechsfacher Wärmeausnutzung arbeitet und besteht der Hauptsache nach aus den Verdampfgefäßen 21, 22, 23, 24, 25, 26 und dem Kühlgefäß 27. In den Verdampfgefäßen 21 bis 26 sind die Heizelemente 28 bis 33 und in dem Kühlgefäß 27 die Kühlelemente 34 bis 39 vorgesehen. Letztere sind ebenso wie erstere als Rohrschlangen ausgebildet und münden in einen unten abgeteilten Raum 40 des Kühlgefäßes. An diesen Raum 40 schließt sich die Kühlschlange 41 des Kühlgefäßes 42 an, welch letzteres unten mit der Kühlwasserzuflußleitung 43 und oben mit der Kühlwasserabflußleitung 44 in Verbindung steht. Das Kühlgefäß 27 besitzt unten die Kühlmittelzuflußleitung 45, durch welche die zu destillierende Flüssigkeit in das Kühlgefäß gelangt, um dort vorgewärmt zu werden, und steht oben durch den Stutzen 46, Regulator 47 und Leitung 48 mit dem Flüssigkeitsraum- des Verdampfgefäßes 26 in Verbindung. Der Dampfraum des Gefäßes 21 bezw. 22, 23, 24, 25 mündet durch Leitung 49 bezw. 50, 51, 52, 53 in den Raum des Heizelementes 29 bezw. 30, 31, 32, 33. Der Raum des Heizelementes 29 bezw. 30, 31, 32, 33, sowie der Dampfraum des Gefäßes 26 stehen durch Leitung 54 bezw. 55, 56, 57, 58, 59 mit dem

Kühlelement 34 bezw. 35, 36, 37, 38, 39 in Verbindung. Der Flüssigkeitsraum des Verdampfgefäßes 26 bezw. 25, 24, 23, 22 steht durch Leitung 64 bezw. 63, 62, 61, 60 mit dem Flüssigkeitsraum des Verdampfgefäßes 25 bezw. 24, 23, 22, 21 in Verbindung.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: .

Solange der Apparat sich im Betrieb befindet, wird in derselben Weise wie bei der in Fig. ι dargestellten Anordnung die im Gefäß 21 befindliche Flüssigkeit infolge der Wärmeabgabe seitens des Heizelementes 28 zur Verdampfung gebracht. Der aus der Flüssigkeit des Gefäßes 21 entwickelte Dampf gelangt durch Leitung 49 in das Heizelement 29 des Gefäßes 22 und bringt die daselbst befindliche Flüssigkeit zur Verdampfung. Der im Gefäß 22 entwickelte Dampf gelangt durch Leitung 50 in das' Heizelement 30 des Gefäßes 23 usw., d. h. der in einem vorhergehenden Verdampfgefäß aus der zu verdampfenden bezw. zu destillierenden Flüssigkeit entwickelte Dampf gelangt stets in das Heizelement des nächstfolgenden Gefäßes, um die daselbst befindliche Flüssigkeit zur Verdampfung zu bringen. Schließlich gelangt der im letzten Gefäß 26 entwickelte Dampf durch Leitung 59 in das Kühlelement 39, um daselbst verdichtet zu werden.

Die zu verdampfende bezw. zu destillierende Flüssigkeit gelangt durch Leitung 45 in das Kühlgefäß 2"] und umspült die Kühlelemente

34. 35. 36, 37. 3⁸. 39- ^{wobei sie dem}. ^die

Kühlelemente passierenden Kondensat einen großen Teil der Flüssigkeitswärme entzieht und sich vorwärmt. Hierauf gelangt die Flüssigkeit durch Regulator 47 und Leitung 48 in das oberste Verdampfgefäß 26, woselbst die Verdampfung bei Atmosphären druck vor sich geht. Aus dem Verdampfgefäß 26 tritt die Flüssigkeit durch Leitung 64 in das Verdampfgefäß 25, woselbst die Verdampfung der Flüssigkeit unter etwas höherem Druck erfolgt. Aus dem Gefäß 25 tritt die Flüssigkeit durch Leitung 63 in das Gefäß 24, um daselbst unter noch höherem Druck zu verdampfen. In der angegebenen Weise passiert die zu verdampfende bezw.

zu destillierende Flüssigkeit die sämtlichen Verdampfgefäße der Reihe nach, um schließlich in das Gefäß 21 zu gelangen, woselbst die Dampfbildung unter dem höchsten Druck vor sich geht.

Das in den einzelnen Heizelementen 29 bis 33 niedergeschlagene Kondensat gelangt mit einer Temperatur, welche der Siedetemperatur in jedem Gefäß entspricht, in das Kühlelement 34 bezw. 35, 36, 37, 38 des Kühlgefäßes 27, um daselbst einen Teil seiner Flüssigkeitswärme an die die Kühlelemente umspülende Flüssigkeit abzugeben. Die aus den Heizelementen 29 bis 33 in die Kühlelemente 34 bis 38 gelangenden Kondensate werden durch die das Kühlgefäß 27 passierende Flüssigkeit abgekühlt. Dadurch, daß die Kondensate mit einer entsprechend höheren Temperatur in die Kühlelemente des Gefäßes 27 übertreten, wird die zu verdampfende bezw. zu. destillierende Flüssigkeit bei .ihrem Durchgang durch das Kühlgefäß 27 die weitgehendste Vorwärmung erfahren können, so daß die Flüssigkeit sogar mit einer Temperatur in das oberste Verdampfgefäß gelangt, welche die in diesem Körper herrsehende Siedetemperatur überschreitet.

Die in den Kühlelementen 34 bis 39 sich niederschlagenden Kondensate sammeln sich in den Raum 40 des Kühlgefäßes, von wo sie entweder zur weiteren Verwendung· entfernt oder, falls eine möglichst niedrige Temperatur derselben erwünscht sein sollte, in die Kühlschlange 41 des Kühlgefäßes 42 gelangen, um daselbst durch das die Schlangen umspülende Kühlwasser noch weiter heruntergekühlt · zu werden. Es liegt auf der Hand, daß durch die weitgehende Vorwärmung der das Kühlgefäß 27 passierenden Flüssigkeit eine erhebliche Ersparnis an Wärme erzielt wird. .

Die in den verschiedenen Destillationsgefäßen angeordneten Heizelemente, sowie die im Kühlgefäß 12 bezw. 27 vorgesehenen Kühlelemente können jede beliebige Gestaltung erhalten.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Verdampfung bezw. Destillation von Flüssigkeiten, bei welchem unter Benutzung einer Reihe hintereinander geschalteter, von derselben Flüssigkeit im Gegenstrom durchströmter Verdampfgefäße die Dämpfe jedes vorhergehenden Körpers zur Beheizung des folgenden dienen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat der in den verschiedenen Verdampfgefäßen aus der zu verdampfenden bezw. zu destillierenden Flüssigkeit gebildeten Dämpfe, welches sich in den Heizelementen der Verdampfgefäße niederschlägt, zur Vorwärmung der zu verdampfenden bezw. zu destillierenden Flüssigkeit benutzt wird, zu dem Zweck, unter Vermeidung jeglichen Temperaturabfalles eine möglichst hohe Ausnutzung des Kühlmittels zu erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.