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Destillationsverfahren und Einrichtung Bei der Wärmebehandlung von
Flüssigkeiten, namentlich bei Destillation oder Konzentration von Flüssigkeiten
durch Verdampfung der leichter flüchtigen Bestandteile, hat man bereits die Abscheidung
der Dämpfe von den noch flüssigen Bestandteilen dadurch begünstigt, daß man die
Mischung von Dämpfen und Flüssigkeiten durch eine Rohrleitung schickte, in welcher
ein längeres Rührwerk, das mit den Wänden des Rohres in Berührung stand, die nicht
verdampften Bestandteile gegen die Rohrwände schleuderte.
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An einer Stelle des Rohres wurde dann diese Flüssigkeit abgezogen,
so daß die Dämpfe allein ihre Wanderung durch das Rohr fortsetzten. Auch hat man
bereits, besonders in der Destillation von Kohlenwasserstoflen, durch Hitze in einem
Steigrohr die Verdampfung eingeleitet, durch die Dämpfe eine Turbine in Bewegung
gesetzt und von der Turbine aus ein Schleuder-oder Rührwerk in der Masse der zu
behandelnden Flüssigkeit angetrieben, so daß auch hier die mechanische Unterteilung
die Abscheidung durch Temperaturerhöhung unterstützte. Man hat auch bereits zum
: Eindampfen von Flüssigkeiten die Flüssigkeiten in einen Kessel so eingeführt,
daß sie die Heizflächen, d. h. die Flächen von Heizröhren, überfluten. Die Dampfblasen
treiben dann Mengen der Flüssigkeit nach oben und fallen wieder in den unteren Teil
des Verdampfers zurück. Um noch weiter die Wirkung solcher Rieselverdampfer zu erhöhen,
wurde der Raum zwischen den Heizröhren durch Füllkörper ausgefüllt, und die zurückrieselnde
Flüssigkeit mußte also durch diese stark porösen Massen hindurchströmen, wodurch
eine weitere Unterteilung bewerkstelligt wurde.
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Auch in dem Destillationsverfahren nach der vorliegenden Erfindung
wird die Flüssig. keit in vernebelter Form in einen Destillationskessel eingebracht
und nach abwärts geleitet.
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In diesem Kessel wird nun die £ein verteilte oder äußerst dünnschichtige
Rieselflüssigkeit durch zahlreiche rotierende Verteilungsglieder, welche auf die
Kesselwände eingreifen, weiter vernebelt und in Berührung mit den Kesselwänden gebracht.
Durch diese mechanische Unterteilung unter Beibchaliung der Anhaftung der Flüssigkeit
an den erhitzten Kesselwänden wird die Destillation beschleunigt.
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In der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Anlage sind in einer
Standröhre, die von außen beheizt wird, zahlreiche Bürsten angeordnet, die auf einer
vorzugsweise beheizten, in Drehung versetzten Welle befestigt sind. Die Enden der
Bürsten berühren die Wände der Standröhre. - Der Standröhre wird die zu behandelnde
Flüssigkeit von einer oben angeordneten Vernebelungskammer zugeführt. Zweckmäßig
setzen sich diese Bürsten aus auf der Welle aufgereihten Einheiten
zusammen
und bestehen aus gut wärmeleitendem Stoff, um die gewünschte Temperaturerhöhung
nicht zu beeinträchtigen.
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Die Abbildungen stellen Ausführungsbeispiele dar: Abb. 1 ist ein
senkrechter Schnitt durch eine solche Anlage, Abb. 2 ein waagerechter Schnitt nach
2-2 der Abb. 1.
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Abb. 3 zeigt schaubildlich die Bürsteneinheiten, und Abb. 4 zeigt
im Schnitt eine etwas abgeänderte Ausführungsform.
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Die Feuerung 4 steht mit dem Ofen I durch den vermittels des Schieblers
7 regelbaren Zug 2 in Verbindung, und der Ofen 1 ist seinerseits durch den Zug 3
an den Schornstein 5 angeschlossen. Den Heizgasen werden im Innern des Ofens durch
die Platten 6 gewundene Pfade aufgedrängt.
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Die Heizgase im Ofen 1 umspieien die Standröhre 10, deren oberer
Flansch in mit dem Aufsatz I2 am Ofen I vereinigt ist, und auch am Fußende wird
die Röhre 10 durch den Ring 13 in Stellung gesichert. Auf dem Flansch 11 befindet
sich die Vernebelungskammer 15. Sie ist durch einen über dem Bodenfiansch 17 der
Kammer gelegenen Flansch 14 mit der Stahlröhre II vereinigt.
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Zwischen den Flanschen 14 und 17 entsteht also ein von der Wand 16
der Vernebelungskammer, den beiden Flanschen I4, I7 und dem Röhrenflansch 11 umgrenzter
Ringraum I8, in welchen die zu behandelnde Flüssigkeit durch Leitung 19 zutritt.
Der Bodenflansch I7 der Vernebelungskammer I5 hat einen Durchmesser nicht ganz so
groß wie der Innendurchmesser der Standröhre IO, und es strömt also die Flüssigkeit
aus dem Ringraum I8 durch den Ringspalt in die Standröhre IO, und zwar längs der
Innenwand derselben, nach abwärts. Infolge der Erhitzung der Standröhre findet die
Vernebelung oder selbst Überführung in Dämpfe in der Ringkammer I8 und längs der
Wand der Standrohre IO statt.
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Die mechanische Unterteilung des längs der Standröhre 10 nach abwärts
gehenden, stark erhitzten Flüssigkeitsfilms wird dadurch bewerkstelligt, daß eine
Hohlwelle 50 sich in der Achsrichtung der Röhre nach abwärts erstreckt und mit Bürsten
55 besetzt ist, welche die Wände der Standröhre 10 berühren. Diese Hohlwelle setzt
sich nach oben hin durch eine in den Stutzen 49 der Hohlwelle eingeschraubte Welle
32 fort, die in der oberen Abschlußwand der Kammer 15 durch eine Stopfbuchse 30
geführt ist. Oberhalb dieser Stopfbuchse sitzt auf der Welle das Kegelrad 34, dem
die Drehung durch das Kegelrad 35 und eine Schnurscheibe 36 übermittelt wird. Das
Getriebe 34, 35 befindet sich in einem zylindrischen Aufsatz 27, der oben durch
die Haube 42 abgeschlossen ist.
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Während die schwerere Flüssigkeit, die bei Ig zugeleitet wird, längs
der Wand der Standröhre so in einer dünnen Schicht nach abwärts rieselt, werden
also durch die Erhitzung und mechanische Unterteilung Dämpfe aus ihr frei, und diese
Dämpfe ziehen durch die Bairstenzusammenstellung : nach aufwärts und entweichen
durch Löcher 52 einer an der Hohlwelle befestigten Platte 5I in das Innere des Aufsatzes
15. Diese Dämpfe können aus diesem Aufsatz durch die Röhre 20 abgeleitet und zu
einem Verdichter geführt werden. Um jedoch den Wirkungsgrad der Destillation zu
erhöhen, wird in diesen Aufsatz I5 durch eine Leitung 25 ein vorher behandeltes
Destillat, zweckmäßig der gleichen Flüssigkeit oder einer ähnlichen Flüssigkeit,
zugeführt und durch feine Düsen 24 zur Ausströmung gebracht. Infolge dieser Zuleitung
einer kühlen Flüssigkeit in die Kammer 15 wird sich ein Teil der Dämpfe sofort in
dieser Kammer wieder verdichten und noch einmal in das Verfahren eintreten, indem
die aus diesen Dämpfen entstandene Kondensationsflüssigkeit durch die Löcher 52
der Platte 5I hindurchströmt und wieder in die Standröhre 10 eintritt. Infolge der
Fliehkraft werden diese Flüssigkeitsmengen ebenfalls durch die Bürsten nach außen
hin gegen die Wände 10 geworfen, und man erzielt auf diese Weise die Vorteile des
- mit Rückströmung verbundenen Destillationsverfahrens, wie es von der Behandlung
der Kohlenwasserstoffe bekannt ist.
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Jene Flüssigkeiten, die trotz des verhältnismäßig langen Weges in
der Standröhre, trotz der Temperaturerhöhung und feinen Unterteilung nicht auf Nebelform
oder Dampfform gebracht werden, sammeln sich am Boden der Standröhre in dem Sumpf
59 und strömen durch den Stutzen 62 in die Ableitung 63 über. Der Boden 6I kann
abgenommen werden, um eine Reinigung der Röhre zuzulassen.
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Aus Abb. 3 ist ersichtlich, daß die Bürsten die für r die Zerteilung
der dann an der Stand röhre anhaftenden Flüssigkeitsschicht so wertvoll sind, aus
reihenweise übereinandergastapelten Bürsteneinheiten 57 gebildet werden, die als
zylindrische Flachscheiben ausgebildet und mit Mittellöchern 58 zur Aufreihung auf
der Hohlwelle 50 ausgestattet sind. Sie werden durch den Schraubstöpsel 6o (Abb.
1) dicht aneinandergepreßt und bestehen zweckmäßig aus feinen Drähten. Sie gestatten
den Dämpfen und Nebeln den Durchgang nach aufwärts und zerteilen die Flüssigkeitsschicht
an der Wand der Röhre.
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In der Ausführungsform der Abb. 4 wird
die zu behandelnde
Flüssigkeit durch die Leitung 19 einer Ringkammer zugeführt, die den Stutzen 72
umschließt. Dieser Stutzen befindet sich, ähnlich dem Aufsatz 15, unmittelbar über
der Reihe von Bürsten. Die Dämpfe entweichen aus der Standröhre 10 in das Innere
des Stutzens, sie gehen jedoch nicht unmittelbar in eine Kammer, aus welcher sie
zu einem Verdichter geführt werden können, sondern durchziehen einen Aufsatz 65,
in welchem wieder eine ähnliche Bürstenzusammenstellung mit der Hohlwelle 50 gedreht
wird.
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Erst nach Durchgang durch diese zweite Bürstenreihe können die Dämpfe
in die Ableitung 20 des über dem Aufsatz 65 angeordneten Aufsatzes 15' abehen. Auch
hier wird eine Rückströmflüssigkeit durch die Leitung 25 in den Aufsatz 15' eingebracht,
so daß ein Teil des übergeffihrten Dampfes wieder verdichtet wird und in dem Aufsatz
65 nach abwärts strömt. Wenn gewüpscht wird, eine Zwischenfraktion zu entfernen,
eine Fraktion also, die noch nicht durch die ganze Anlage hindurchgeführt worden
ist, so kann diese Abnahme der Zwischenfraktion durch die Leitung 81 erfolgen, die
sich an den Ringraum unter dem oberen Bürstensatz anschließt.
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Ein großer Teil des Kondensates, das aus den Dämpfen durch die Zuleitung
der Rückströmflüssigkeit entsteht, wird jedoch durch den Stutzen 72 hindurch wieder
in den Hauptteil der Standröhre übertreten und also in einem Rückströmverfahren
noch einmal destilliert werden. Es gehen also in den beiden Vorrichtungen größere
Gewiclitssnengen der zu behandelnden Flüssigkeit wiederholt durch das Destillationsverfahren
hindurch, so daß die schließlich aus dem Verdichter entnommene Flüssigkeit in genügendem
Maß destilliert ist.