DE3109498A1

DE3109498A1 - Anlage zur stofftrennung einer fluessigkeit in ein sumpfprodukt und ein kopfprodukt und gegebenenfalls auch in seitenprodukte

Info

Publication number: DE3109498A1
Application number: DE19813109498
Authority: DE
Inventors: Walter 7500 Karlsruhe 41 Hummel
Original assignee: Wiegand Karlsruhe GmbH
Current assignee: GEA Wiegand GmbH
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1982-09-23
Also published as: FR2501520A1; GB2094951B; NL8200985A; JPS57209622A; AU532521B2; ES8307109A1; ES510353A0; IT8267308A0; IT1155135B; AU8135582A; GB2094951A

Description

Anlage zur Stofftrennung einer Flüssigkeit in ein Sumpfprodukt und ein Kopfprodukt und gegebenenfalls auch in Seitenprodukte

Die Erfindung betrifft eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Anlagen dieser Art sind nach dem Buch von Reinhard Billet "Industrielle Destillation", Verlag Chemie im Bild 1.1b) und zugehöriger Beschreibung bekannt. Sie sind meistens hochbautig und haben einen großen Energieverbrauch.

Unabhängig hiervon sind nach dem Aufsatz von M. Ullrich "Der Strahlapparat als Wäscher und Reaktor" in der Zeitschrift vt "Verfahrenstechnik Band 14 (1980) Nr. 12 Flüssigkeits-Strahl-Apparate (auch Strahl-Wäscher, Strahl-Förderer, Strahl-Reaktoren, Strahl-Ventilatoren genannt) bekannt, die bisher zur Absorption als Wäscher oder zu chemischen Reaktionen als Reaktor verwendet wurden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage eingangs genannter Art anzugeben, die einen geringen Energieverbrauch hat und kompakt als Flachbau zu errichten ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist grundsätzlich im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Ausgestaltungen dieser Lösung im Sinne der Aufgabe sind in den Unteransprüchen angeführt.

In einer erfindungsgemäßen Anlage bewirken die Flüssigkeits-Strahl-Trennstufen nicht nur keinen Druckverlust oder nur einen geringen Druckverlust, sondern sogar (gelegentlich je nach Auslegung) eine Druckerhöhung des Dampfes. Weiterhin ist in den Flüssigkeits-Strahl-Trennstufen der Stoffaustausch zwischen Flüssigkeit und Dampf verhältnismäßig hoch-. Besonders vorteilhaft ist es, in den Trennstufen einen niedrigen' Druck aufrecht zu erhalten, weil man dann weniger Trennstufen benötigt. Gerade wenn in den Trennstufen ein niedriger Druck αμίΓθσ^Λ erhalten wird, ist es wichtig, die Druckänderung im Dampf beim Durchströmen der Trennstufe gering zu halten. Andererseits muß wegen des höheren spezifischen Volumens des Dampfes bei niedrigem Druck das Innenvolumen der Trennstufe vergrößert werden. Es ist daher vorteilhaft, daß die in der erfindungsgemäßen Anlage verwendeten Flüssigkeits-Strahl-Trennstufen Dampfgeschwindigkeiten von 5 bis 20 m/sec und sogar bis zu 35 m/sec zulassen, weil dadurch das Innenvolumen relativ klein gehalten werden kann.

Zur Erläuterung wird bemerkt:

Vom Druckverlust hängt die Trennwirkung ab und dadurch die Anzahl der erforderlichen Trennstufen. Je mehr Trennstufen vorhanden sind, desto größer :ist der Druckverlust.

Die Trennwirkung ist umso größer, je niedriger der Druck ist. Man braucht also bei niedrigerem Druck weniger Trennstufen.

Je größer das Rücklaufverhältnis ist, umso geringer ist die Anzahl der benötigten Trennstufen, aber umso mehr Energie wird gebraucht.

Um mit möglichst wenig Energie auszukommen trifft man folgende Maßnahmen:

1. niedriger Druck in den Trennstufen, um mit wenig Trennstufen auszukommen;

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2. geringer Druckver-lust in den Trennstufen., um mit wenigen Trennstufen auszukommen;

3. wenn 1. und 2. erfüllt sind, kann man sich ein verhältnismäßig geringes Rücklaufverhältnis leisten, obwohl das die Anzahl der Trennstufen vergrößert; man kommt aber dann mit verhältnismäßig geringem Energieverbrauch aus.

4. Wenn man niedrigen Druck anwendet, dann-hängen die Abmessungen von der Fördergeschwindigkeit ab. Bei den Strahl-Trennstufen kann man eine höhere Geschwindigkeit zulassen als bei üblichen Trennstufen.

Die Anlage läßt sich ebenerdig als Flachbau erstellen. Sämtliche Trennstufen sind also ebenerdig erreichbar. Begehbühnen mit aufwendigen Fluchtwegen, wie sie in Anlagen, in denen gefährliche Produkte behandelt werden, erforderlich sind, werden somit in einer erfindungsgemäßen Anlage nicht benötigt und schon gar nicht Fluchttürme mit Verbindungsstegen.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel· unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Aniage. Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Anlage.

Fig. 3 zeigt besonders ausgebildete Trennstufen für die Anlage nach Fig. 1 oder Fig. 2.

Die Anlage nach Fig. 1 weist zehn Trennstufen A, B, C, D, E, F, G, G, I, K auf. Jede. Trennstufe weist einen oben auf einer Seite 2 offenen Ansaug-, Misch- und Abscheideraum 4 auf, in dessen oberem Bereich wenigstens eine nach unten gerichtete Flüssigkeitsdüse 6 angeordnet ist und einen auf der anderen Seite 8 neben dem Ansaug-, Misch- und Abscheideraum 4 angeordneten, unten mit dem Ansaug-, Misch- und Abscheideraum 4 in Ver-

bindung stehenden Aufstiegsraum 10. Der untere Verbindungsbereich 12 zwischen jedem Ansaug-, Misch- und Abscheideraum 4 und jedem Aufstiegsraum 10 dient als Sammelraum' für die Flüssigkeit. Die Seiten 2, 8 des Ansaug-, Misch- und Abscheideraums 4 sind als senkrecht verlaufende Wände 14 bzw. . 16 ausgebildet, wobei die Wände 14 vom Boden 20 ausgehend senkrecht nach oben verlaufen und einen Durchgang 22 freilassend vor der Decke 24 enden und die Wände 16 von der Decke senkrecht nach unten-verlaufend einen Durchgang 26 freilassend vor dem Boden 20 enden, über die Durchgänge 22 sind die einzelnen Stufen hintereinandergeschaltet.

Aus dem Flüssigkeits-Sammelraum 12 einer jeden Stufe wird die. Flüssigkeit über eine Leitung 28, in der sich eine Pumpe 30 befindet, abgeführt und der Düse 6 der jeweils vorangehenden Stufe zugeführt. Die Stufen. E, D, C, B, A bilden einen ersten Abschnitt der Reihe der Trennstufen A bis K. Der ersten Trennstufe E dieses ersten Abschnitts wird als von der Düse 6 zu ' versprühende Flüssigkeit die aufzuteilende Flüssigkeit über die Leitung 32 zugeführt und überdies noch Flüssigkeit über die Leitung 28 aus dem Flüssigkeits-Sammelraum 12 der Stufe F*

Von der letzten Trennstufe A dieses ersten Abschnitts wird die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeits-Sammelraum 12 über die Leitung 34 einem Verdampfer 36 zugeführt, der die Flüssigkeit in Dampf und das Sumpfprodukt aufteilt'. Das Sumpfprodukt wird über die Leitung 38 abgeführt. Der Dampf wird durch die Leitung 40 in den seitlichen.Durchlaß 22 der Trennstufe A eingeführt. Die Stufe A ist·die erste Trennstufe eines - in entgegengesetztem Sinn wie die Trennstufen E, D, C, B, A des ersten Abschnitts gezählten - zweiten Abschnitts A bis K der Reihe der Trennstufen, d er in dem vorliegenden, bevorzugten Falle durch alle Trennstufen gebildet ist, aber wenigstens den ersten Abschnitt E bis A überlappt. Der Dampf durchströmt im Gegenstrom zu der Flüssigkeit alle Stufen A bis K und wird aus der letzten Stufe K über eine Leitung 42, in der

sich ein Rücklaufkondensator 44 befindet, einem Produktkondensator 4 6 zugeführt/ aus dem über die Leitung 48 das Kopfprodukt abgeführt wird. Dxe Rücklaufflüssiakeit aus dem Kücklaufkonden- ' sator 44 wird über die Leitung 50, in der sich eine Pumpe 52 .befindet, der letzten Stufe K zur Speisung der in dieser befindlichen Düse 22, also als Strahlflüssigkeit, zugeführt.

Bei der Ausbildungsform nach Fig. 1 werden noch der Rücklaufkondensator 44 über die Leitung 54 fremdgekühlt und der Verdampfer 3fa über die Leitung b6 fremderhitzt.

Das entfällt bei-der Ausführungsform nach Fig..2. Dort wird ein Teil des aus der letzten Trennstufe K des zweiten Abschnitts A bis K austretenden Dampfes über die Leitung 60 einer Heizleitung 62 im Verdampfer 36 zugeführt. Das Kondensat des in dör Heizleitung 62 kondensierten Dampfes wird über die Leitung 64, in der sich eine Pumpe 66 befindet, der letzten Trennstufe K des zweiten Abschnitts A bis K als Strahlflüssigkeit zugeführt.

In der Leitung 60 befindet sich, was nicht stets notwendig , aber häufig vorteilhaft ist, ein Dampfverdichter 68, der den Dampf in der Leitung 60 vor seinem Eintritt in die Heizleitung 6Z verdichtet. Die der Stufe E zugeführte, aufzuteilende Flüssigkeit durchströmt vor dem Eintritt in die erste Trennstufe E des.ersten Abschnitts E bis A eine ihrer Vorwärmung dienende Vorwärmleitung 70 im Produktkondensator 4b, Diese Vorwärmleitung 70 für die Flüssigkeit ist zugleich Kühlleitung für den in dem Produktkondensator 48 über die Leitung 4 2 einströmenden Dampf. Im übrigen ist die Anlage nach Fig. 2 ebenso ausgeführt wie die Anlage nach Fig. 1, was durch die mit Fig. 1 übereinstimmenden Bezugsziffern hervorgehoben ist.

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Die Trennstufen nach Fig. 3 weisen jeweils Mischräume 80-auf, die sich in einem ersten oberen Abschnitt von oben nach unten verengen, dann in einem zweiten Abschnitt 84 konstanten Querschnitt aufweisen und dann in einem unteren Abschnitt 86 einen sich nach unten erweiternden Querschnitt.

Die Trennwände zwischen den einzelnen Stufen der Anlage können eben oder wie Wellblech zur Verstärkung um vertikale Krümmungsachsen mehrfach gekrümmt sein.

In jedem Abscheideraum braucht nicht nur eine Flüssigkeits-Strahldüse angeordnet zu sein. Vielmehr körinen mehrere Flüssigkexts-Strahldüsen untereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein, wie dies in der DE-PS 2 434 6b4 beschrieben ist.

In jedem Aufstiegsraum kann ein Tropfenabscheider, vorzugsweise _ein Lamellenabscheider oder Gestrickabscheider, angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche

\1y Anlage zur Aufteilung einer Flüssigkeit, die Komponenten mit unterschiedlicher Siedetemperatur enthält, in ein Sumpfprodukt mit höherer mittlerer Siedetemperatur und ein Kopfprodukt mit niedrigerer mittlerer Siedetemperatur und gegebenenfalls auch in Seitenprodukten in mehreren Trennstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstufen als Flüssigkeitsstrahl-Trennstufen ausgebildet und in einer Reihe hintereinander geschaltet und aneinander angeordnet sind,_ daß der ersten Trennstufe (E) eines ersten Abschnitts (E bis A) der Reihe (A bis K) die Flüssigkeit als Strahlflüssigkeit zugeführt ist, daß die Flüssigkeit von der letzten Trennstufe (A) dieses ersten Abschnitts einem Verdampfer (36) zugeführt ist, der die Flüssigkeit in. Dampf und das Sumpfprodukt aufteilt, daß der Dampf im Gegenstrom zu der Flüssigkeit der - in entgegengesetztem Sinn wie die Trennstufen des ersten.Abschnitts (E bis A) gezählten - ersten Trennstufe (A) eines zweiten Abschnitts (A bis K). der Reihe (A bis K) zugeführt ist, der den ersten Abschnitt (E bis A) überlappt, und daß wenigstens ein Teil des aus der letzten Trennstufe (K) dieses zweiten Abschnitts (A bis K) austretenden Dampfs einem Produkt-Kondensator (46) zugeführt ist, der das Kopfprodukt liefert.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf zwischen der letzten Trennstufe (K) des zweiten Abschnitss (A bis K) und dem Produkt-Kondensator (46) einen RücKlaufkondensator <44) durchströmt,'der den ihm zugefuhrten

dem
Dampf in den/ Produkt-Kondensator (4 6) zuzuführenden Dampf und eine Rücklaufflüssigkeit aufteilt,.und daß die Rücklauf-

flüssigkeit der letzten Trennstufe IK) des zwexten Abschnitts (Λ bis K) als Stranlflüssigkeit .zugeführt ist.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des aus der letzten Trennstufe (K) des zweiten Abschnitts (A bis K) austretenden Dampfs einer Heizleitung (62) zur Erhitzung des Verdampfers (36) zugeführt ist und daß das Kondensat des in der Heizleitung (62) kondensierten Dampfs der letzten Trennstufe (K) des zweiten Abschnitts (A bis K) als Strahlflüssiqkeifc'zugeführt ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf vor dem Eintritt in die Heizleitung (62) einen Dampf verdichter (68) durchströmt.
5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurcn gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor dem Eintritt in die erste Trennstufe (E) des ersten Abschnitts (E bis A) eine Vorwärmleitung (70) im Produkt-Kondensator (4ö) durchströmt.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennstufen (A, B, C, D, E, F, G, H, I, K) durch gemeinsame im wesentlichen senkrecht verlaufende Wände (14) voneinander getrennt sind. ·
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurcn gekennzeichnet, daß die Wände (14) eben oder wellblechartig um vertikale Krümmungsachsen mehrfach wechselnd gekrümmt sind.
8. Anlage nacn einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall jede Trennstute einen oben auf einer ■ Seite (2) offenen Ansaug-, Misch- und Abscheideraum (4, 8 0) aufweist, in dessen oberem Bereich wenigstens eine nach unten gerichtete Flüssigkeits-Strahldüse (6) angeordnet ist

und einen auf der anderen Seite (8) neben dem Ansaug-, Misch- und Abscheideraum (4, 80) angeordneten, unten mit dem Abscheideraum (4, 80) in Verbindung stehenden Aufstiegsraum (10).
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Ansaug-, Misch- und Abscheideraums (8 0) diffusorartig von oben nach unten erst verengt, dann konstant ist und dann erweitert.
10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Ansaug-, Misch- und Abscheideraum (4, 80) untereinander und/oder nebeneinander mehrere Flüssigkeits-Strahldüsen (6) angeordnet sind.
11. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit jeder Trennstufe (A, B, C, D, E, F, G, H, I, K) durch mindestens eine Flüssigkeitspumpe (30) zugeführt ist.
12. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aufstiegsraum (10) ein Tropfenabscheider - vorzugsweise ein Lamellenabscheid'er oder ein Gestrickabscheider - eingebaut ist.