DE3704407A1

DE3704407A1 - Anlage zum entzug eines alkohol-wasser-gemischs aus alkoholhaltiger maische

Info

Publication number: DE3704407A1
Application number: DE19873704407
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Gerha Stroemsdoerfer
Original assignee: GEA Wiegand GmbH
Current assignee: GEA Wiegand GmbH
Priority date: 1987-01-15
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1988-07-28
Also published as: DE3704407C2; FR2609722A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, alkoholhaltige Maische in eine Destillier anlage zu leiten und aus der Destillieranlage einerseits ein Alkohol-Wasser-Gemisch abzuziehen und andererseits entalkoholisierte Maische (im folgenden Schlempe genannt). Die Schlempe wird dann in einer gesonderten Konzentrieran lage konzentriert. Der Energiebedarf bei einer solchen Vorgehensweise ist verhältnismäßig hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Energiebedarf zu senken.

Der Grundgedanke der Erfindung ist, das Destillieren der alkoholhaltigen Maische und das Konzentrieren der Schlempe in ein und derselben Anlage durchzuführen, um den Energiebedarf zu senken. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung im Sinne der Lösung der Aufgabe sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Bedeutung der Ansprüche ist in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform.

Diejenigen Merkmale, die allen Ausführungsformen gemein sam sind, werden nur einmal in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Anlage zum Entzug eines Alkohol-Wasser- Gemischs, das etwa 20-40% Alkohol enthält, aus einer Maische, die etwa 4 bis 6% Alkohol enthält. Die Maische wird der Anlage über eine Leitung 14 zugeführt und gelangt über Zweigleitungen 20, 21 und 22 in Kopfräume 1 K, 2 K und 3 K von Destillierkolonnen 1, 2 und 3. In den Destillier kolonnen 1, 2 und 3 herrschen die Drucke p ₁, p ₂, p ₃, wobei gilt:

p ₁<p ₂<p ₃.

Der Destillierkolonne 1 ist ein Fallstromverdampfer 9 vor geschaltet, der Brüden zur Heizung der Destillierkolonne 1 liefert. Die Destillierkolonne 1 kann aber auch unmittel bar durch Zuführung von frischem Dampf geheizt werden.

Aus einem Sumpf 1 S der Destillierkolonne 1 wird über eine Leitung 24, die eine Pumpe 4 enthält, Schlempe abgezogen und einem Kopfraum 9 K des Fallstromverdampfers 9 zuge führt. Der Fallstromverdampfer 9 wird durch Frischdampf, der über eine Leitung 13 zugeführt wird und als Kondensat über eine Leitung 42 abgezogen wird, geheizt. Vom Boden raum 9 B des Fallstromverdampfers 9 führt eine Leitung 23 in den Sumpfraum 1 S der Destillierkolonne, durch die Brüden in die Destillierkolonne 1 gelangt und dort durch deren Böden 1 _n, 1 _n-1 ... 1 ₂ und 1 ₁ in deren Kopfraum 1 K aufsteigt, wobei er die Maische, die durch die Destillier kolonne 1 von oben nach unten strömt, entalkoholisiert. Der alkoholhaltige Brüden wird aus dem Kopfraum 1 K über eine Leitung 31 abgeführt. Schlempe wird aus dem Boden raum 9 B des Fallstromverdampfers 9 über eine Leitung 25 abgeführt, die in einer Abführungsleitung 26 für Schlempe aus dem Sumpfraum 1 S mündet. In der Leitung 26 befindet sich eine Pumpe 5, die die Schlempe in einen Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 fördert.

Die Leitung 31 mündet in einem Heizraum 10 H eines Fall stromverdampfers 10. Der durch die Leitung 31 von der Destillierkolonne 1 abgeführte Brüden heizt den Fall stromverdampfer 10 und wird im unteren Bereich des Fall stromverdampfers 10 als Kondensat in Form eines Alkolol- Wasser-Gemischs durch die Leitung 15 abgezogen. Aus dem Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 wird über eine Leitung 29, in der sich eine Punpe 6 befindet, Schlempe abgezogen und einem Kopfraum 10 K des Fallstromverdampfers 10 zugeführt. Von einem Bodenraum 10 B des Fallstromver dampfers 10 gelangt Brüden über eine Leitung 28 in den Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 und steigt dort durch die Böden 2 _n, 2 _n-1 ... 2 ₂ und 2 ₁ in deren Kopfraum 2 K auf, wobei er die in der Destillierkolonne 2 nach unten strömende Maische entalkoholisiert. Die Leitungen 29 und 28 mit der Pumpe 6 und dem Fallstromverdampfer 10 bilden einen Zwangsumlauf.

Vom Bodenraum 10 B des Fallstromverdampfers 10 wird Schlempe über eine Leitung 40 abgezogen. Diese Leitung 40 mündet in einer Leitung 30, durch die aus dem Sumpfraum 2 S der Destillierkolonne 2 Schlempe abgezogen wird, strom aufwärts einer in der Leitung 30 enthaltenen Pumpe 7. Die Leitung 30 mündet oberhalb eines zweituntersten Bodens 3 _n-1 in der Destillierkolonne 3.

Aus einem Sumpfraum 3 S der Destillierkolonne 3 wird über eine Leitung 34, in der sich eine Pumpe 8 befindet, Schlempe abgezogen, durch einen Heizkörper 11 geführt und durch eine Leitung 35, in der sich eine Entspannungs drossel 36 befindet, in den Sumpfraum 3 S zurückbefördert. Bei geeigneter Ausbildung der Leitung 35 kann die Ent spannungsdrossel 36 entfallen.

Auch die Leitungen 34, 35 mit der Pumpe 8, dem Heizkörper 11 und der Entspannungsdrossel 36 bilden einen Zwangsum lauf.

Der Heizkörper 11 wird mit Brüden geheizt, der aus dem Kopfraum 2 K der Destillierkolonne 2 über die Leitung 32 abgezogen wird, einen Heizraum 11 H des Heizkörpers 11 durchsetzt und als Kondensat in Form eines Alkohol-Wasser- Gemischs über eine Leitung 16 abgezogen wird.

Der aus der Entspannungsdrossel 36 in den Sumpfraum 3 S eintretende Brüden durchströmt die Böden 3 _n, 3 _n-1 ... 3 ₂ 3 ₁ der Destillierkolonne 1 und gelangt in deren Kopfraum 3 K, wobei er die in der Destillierkolonne 3 nach unten strö mende Maische entalkoholisiert.

Aus dem Kopfraum 3 K wird der alkoholhaltige Brüden über eine Leitung 33 abgezogen und durchströmt einen Konden sator 12, aus dem er als Kondensat, nämlich als Alkohol- Wasser-Gemisch, über eine Leitung 17 abgezogen wird.

Überdies wird aus der Destillierkolonne 3 Schlempe zwischen deren Böden 3 _n und 3 _n-1 über die Leitung 18 ab gezogen.

Hochkonzentrierte Schlempe wird aus dem Sumpfraum 3 S der Destillierkolonne 3 über die Leitung 19 abgeführt.

Bei der beschriebenen Anlage sind die Destillierkolonnen 1, 2, 3 in dem Sinne hintereinandergeschaltet, daß mit den Brüden der Destillierkolonnen 1 bzw. 2 die den fol genden Destillierkolonnen 2 bzw. 3 zugeordneten Heizkörper 10 bzw. 11, von denen der Heizkörper 10 als Fallstromver dampfer ausgebildet ist, beheizt werden.

Der Fallstromverdampfer 9 wird in diesem Fall mit Frisch dampf beheizt. Entfällt der Fallstromverdampfer 9, so wird die Destillierkolonne 1 unmittelbar - in nicht dar gestellter, bekannter Weise - mit Frischdampf beheizt.

Die zu behandelnde Maische wird den Destillierkolonnen 1, 2, 3 parallel über Zweigleitungen 20, 21, 22 von einer Sammelleitung 14 zugeführt.

Die Abführung des Alkohol-Wasser-Gemischs erfolgt über die Leitungen 15, 16, 17. Die Abführung der hochkonzentrierten Schlempe erfolgt über die Leitung 19 aus dem Sumpfraum 3 S der letzten Destillierkolonne 3.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 darin, daß die zugeführte Maische über die Leitung 14 vollständig in den Kopfraum 3 K der Destillierkolonne 3 gelangt und beispielsweise ²/₃ dieser Maische aus der Destillierkolonne 3 zwischen deren ersten Boden 3 ₁ und deren zweiten Boden 3 ₂ über eine Lei tung 37 in den Kopfraum 2 K der Destillierkolonne 2 beför dert wird. Nur ¹/₃ der Maische, die in den Kopfraum 3 K eingeführt wurde, durchströmt somit den Boden 3 ₂.

Etwa die Hälfte der Maische, die in den Kopfraum 2 K ge langt, wird zwischen dem Boden 2 ₁ und dem Boden 2 ₂ der Destillierkolonne 2 abgezogen und gelangt über eine Lei tung 38 in den Kopfraum 1 K der Destillierkolonne 1. Die verbleibende Hälfte der in den Kopfraun 2 K eingeführten Maische durchströmt den Boden 2 ₂.

Bei der Ausführungsform der Anlage nach Fig. 2 ist be sonders berücksichtigt, daß die über die Leitung 14 zu geführte Maische Inertgase, wie Kohlendioxid oder Luft, enthält, die bei der Destillation frei werden und den Wärmeübergang bei der Kondensation behindern.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden fast alle Inertgase in der Destillierkolonne 3 frei und gelangen in den durch die Leitung 33 abgeführten Brüden. Der Kon densator 12 ist ohne Schwierigkeit so auszubilden, daß er den Brüden vollständig kondensiert, ohne dabei be trächtlich durch die Inertgase behindert zu werden. Die Maische, die über die Leitung 37 in die Destillierkolonne 2 gelangt, enthält nur noch wenig restliches Inertgas. Dieses restliche Inertgas gelangt mit den Brüden über die Leitung 32 in den Heizkörper 11 und behindert dort die Kondensation des Brüdens fast nicht.

Die der Destillierkolonne 1 über die Leitung 38 zugeführte Maische ist praktisch inertgasfrei, was zur Folge hat, daß die Konstruktion des Fallstromverdampfers 10 besonders einfach wird, da der Brüden, der dem Fallstromverdampfer 10 über die Leitung 31 zugeführt wird und im Fallstromver dampfer 10 kondensiert wird, praktisch kein Inertgas enthält.

Die Ausführungsform der Anlage nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 darin, daß die Zweigleitungen 20, 21, 22 nicht in den Kopfräumen 1 K, 2 K, 3 K der Destillierkolonnen 1, 2, 3 münden, sondern zwischen deren Böden, symbolisiert durch 1 _i, 2 _k, 3 _l.

Andererseits wird von den Leitungen 15, 16, 17 über Lei tungen 39, 40, 41 ein Alkohol-Wasser-Gemisch abgezogen und in die Kopfräume 1 K, 2 K und 3 K eingeführt. Dadurch erhält man im Ergebnis eine erhöhte Alkoholkonzentration in dem durch die Leitungen 15, 16, 17 abgeführten Alkohol- Wasser-Gemisch.

Besonders bemerkenswert ist für alle Ausführungsformen, daß die Abführung der Schlempe aus derjenigen Destillier kolonne, nämlich der Destillierkolonne 3, erfolgt, in der der niedrigste Druck p ₃ herrscht und damit die niedrigste Temperatur. Somit kann die Verkrustung in dem Heizkörper 11 besonders niedrig gehalten werden.

Claims

1. Anlage zum Entzug eines Alkohol-Wasser-Gemischs aus alkoholhaltiger Maische mittels wenigstens einer jeweils einen Kopfraun (2 K, 3 K), einen Sunpfraum (2 S; 3 S) und mehrere Böden (2 ₁ ... 2 _n; 3 ₁ ... 3 _n) aufweisenden Destillierkolonne (2, 3) mit einer Zu führleitung (21; 22) für die Maische, die über einem oberen Boden (2 _i; 3 _k) der Destillierkolonne (2; 3) mündet, mit einer Abführleitung (19; 30) für wenig stens teilweise entalkoholisierte Maische (Schlempe), die aus dem Sumpfraum (2 S; 3 S) der Destillierkolonne (2; 3) abgeführt ist, und mit einer einen Kondensator (11; 12) enthaltenden Abführleitung (32; 33) für alkoholhaltigen Brüden, die von dem Kopfraum (2 K, 3 K) der Destillierkolonne (2; 3) abgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß von einem unteren Bereich des Sumpfraums (2 S, 3 S) eine eine Pumpe (6; 8) und einen Heizkörper (10; 11) enthaltende Zwangsumlaufleitung (28, 29; 34, 35) für sich im Sumpfraum (2 S; 3 S) sammelnde Schlempe abgeführt ist, die in einem oberen Bereich des Sumpfraums (2 S, 3 S) mündet.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsumlaufleitung (28, 29) durch einen stromab wärts des Heizkörpers (10) liegenden Abscheideraum (10 B) geführt ist, von der eine in dem Sumpfraum (2 S) der Destillierkolonne (2) mündende Abführlei tung (28) für Brüden und eine Abführleitung (40) für Schlempe abgeführt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsumlaufleitung (34, 35) in dem Sumpfraum (3 S) der Destillierkolonne (3) über eine Entspannungs drossel (36) mündet.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß mehrere Destillierkolonnen (1, 2, 3) in dem Sinne hintereinander geschaltet sind, daß mit Brüden aus einer Destillierkolonne (1 bzw. 2) der Heizkörper (10 bzw. 11) in der Zwangsumlauflei tung (34, 35 bzw. 28, 29) einer folgenden Destillier kolonne (2 bzw. 3) geheizt wird.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß mehrere Destillierkolonnen (1, 2, 3) in dem Sinne parallel geschaltet sind, daß ihnen Anteile aus einer ihnen gemeinsamen Zuführ leitung (14) für Maische über Zweigleitungen (20, 21, 22; 22, 37, 38) zugeführt werden.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zwischen unteren Böden (3 _n, 3 _n-1) der Destillierkolonne (3) eine zweite Abführ leitung (18) für Schlempe abgeführt ist.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß sie eine Destillierkolonne (2) enthält, in der über einem oberen Boden (2 ₁; 2 _k) eine Zuführleitung (21) für die Maische mündet, aus deren Sumpfraum (2 S) eine - vorzugsweise eine Pumpe (7) enthaltende - Abführleitung (30) für Schlempe ab geführt ist, die über einem unteren Boden (3 _n-1) einer folgenden Destillierkolonne (3) mündet und aus deren Kopfraum (2 K) eine Abführleitung (32) für Brüden abgeführt ist, die in einem Heizraum (11 H) des Heizkörpers (11) in einer Zwangsumlaufleitung (34, 35) der folgenden Destillierkolonne (3) mündet.

8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß sie eine Destillierkolonne (1) enthält, in der über einem oberen Boden (1 _l) eine Zuführleitung (20) für die Maische mündet, aus deren Sumpfraum (1 S) - vorzugsweise eine eine Pumpe (5) enthaltende - Abführleitung (26) für Schlempe abge führt ist, die im Sumpfraum (2 S) einer folgenden Destillierkolonne (2) mündet und aus deren Kopfraum (1 K) eine Abführleitung (31) für Brüden abgeführt ist, die in einem Heizraum (10 H) eines auch als Heizkör per (10) dienenden Fallstromverdampfers (10) in einer Zwangsumlaufleitung (28, 29) der folgenden Destillier kolonne (2) mündet, wobei diese Zwangsumlaufleitung (29) stromabwärts der in dieser enthaltenden Pumpe (6) in einem Kopfraum (10 K) des Fallstromverdampfers (10) mündet und wobei von einem Bodenraum (10 B) des Fallstromverdampfers (10) eine Abführleitung (28) für Brüden abgeführt ist, die im Sumpfraum (2 S) der folgenden Destillierkolonne (2) mündet, und von die sem Bodenraum (10 B) eine Abführleitung (40) für Schlempe abgeführt ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (40) für Schlempe in einer vom Sumpfraum (2 S) der folgenden Destillierkolonne (2) zu einer weiter folgenden Destillierkolonne (3) ab geführten Abführleitung (30) für Schlempe - vorzugs weise stromaufwärts einer in dieser enthaltenden Pumpe (7) - mündet.

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine eine Pumpe (4) ent haltende Abführleitung (24) für Schlempe aus dem Sumpfraum (1 S) einer Destillierkolonne (1) abgeführt ist, die in einem Kopfraum (9 K) eines mit Frischdampf beheizten Fallstromverdampfers (9) mündet und daß von einem Bodenraum (9 B) dieses Fallstromverdampfers (9) eine Abführleitung (23) für Brüden abgeführt ist, die im Sumpfraum (1 S) der Destillierkolonne (1) mün det, und eine Abführleitung (25) für Schlempe abge führt ist.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (25) in einer vom Sumpfraum (1 S) der Destillierkolonne (1) zu einer folgenden Destillierkolonne (2) geführten Abführleitung (26) - vorzugsweise stromaufwärts einer in dieser enthal tenden Pumpe (5) - mündet.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (37 bzw. 38) für Maische zu wenigstens einer Destillierkolonne (1, 2) von einem unter dem obersten Boden (3 ₁ bzw. 2₁) liegenden Boden (3 ₂ bzw. 2₂) einer folgenden Destillierkolonne (2 bzw. 3) abgeführt ist.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß von wenigstens einer Ab führleitung (15, 16, 17) für alkoholhaltiges Brüden kondensat eine Zweigleitung (39, 40, 41) in den Kopf raum (1 K, 2 K, 3 K) einer ihr vorangehenden Destillier kolonne (1, 2, 3) abgezweigt ist.