FI59730C - Laettskoett klockbottenkolonn foer destillering av grumliga och tilltaeppande vaetskor - Google Patents

Description

R6F1 M (11)™ULUTUSJULKAISU r Q O 7 n

WA lJ ' ' UTLÄGGNINGSSKRIFT 3? /0U

(45) Patent neddelat (51) Kv.ik.3/Ir»t.a.3 B 01 D 3/22 SUOM I — FI N LAN D (21) P«*nttlh*k.mu«-Pitenttf»eknlnl 7730^8 (22) Htkemlipilvl — AmMcnlngtdag lU.10.77 ' * (23) Alkupflvt—GIM|h«tsdt| 1U. 10.77 (41) Tullut luikituksi—Blhrlt offuntllg 15·OU. 79

Patentti· ja rekisterihallitu* ..., , . ,. „ .

_ ^ ^ . , (44) Nlhtlylktlpunon |a kuuU|uHul«un pvm. — Λ „, _

Patent· och registeretyralMn ' AmMun utl*|d och utl.»krtft*n puMkerad 30.06.8l (32)(33)(31) Pyydetty atuolkaut— Begird prtorltet (71) Oy Alko Ab, Salmisaarenranta 7, 00180 Helsinki 18, Suomi-Finland(FI) (72) Pentti Paavali Ronkainen, Espoo, Olavi Antero Leppänen, Vantaa,

Kyösti Tapani Vento, Rajamäki, Heimo Kalevi Pesonen, Rajamäki,

Suomi-Finland(Fl) (7^) Berggren Oy Ab (51*) Helppohoitoinen kellopohjakolonni sakkaisten ja tukkeavien nesteiden tislaukseen - Lättskött klockbottenkolonn för destillering av grumliga och tilltäppande vätskor Tämä keksintö kohdistuu helppohoitoiseen kellopohjakolonniin, varsinkin sakkaisten ja tukkeavien nesteiden tislauksessa.

Sakkaisten ja/tai tislauskolonnia tukkeavien nesteiden tislaus tuottaa vaikeuksia monella teollisuuden alalla. Tällaisten "likaisten" nesteiden tislaukseen suositellaan käytettäväksi revitettyjä eli "perforoituja" kolonnipohjia. Mitä vaikeammin käsiteltävästä - poly-meroituvasta tai kiinnipalavasta - nesteestä on kyse sitä suuremmaksi (aina 1/2"saan asti) tehdään reikien koko pohjilla (Pyle, C. teoksessa Distillation in Practice, toim. Nielsen, C.H., Reinhold Publishing Corp., New York 1956, s. 13, 14; Hengstebeck, R.J., Distillation Principles and Design Procedures, Reinhold Publishing Corp., New York 1961, s. 45-47). Erikoistapauksissa voi pohjilla olevien reikien halkaisija olla jopa 2-3 cm, jolloin jo muukin kolonnirakenne on tehtävä normaalista poikkeavaksi (Billet, R., Industrielle Destination,nVerlag Chemie, Weinheim 1973, s. 333). Tislauksen aikana reikäkoon ja auki olevien reikien lukumäärän vähitellen pienentyessä tukkeutumien johdosta, kasvaa kolonnin höyrynkulutus ja erotuskyky heikkenee. Kolonni on tällöin tietyssä vaiheessa puhdistettava. Perforoidun kolonnipohjan nimenomaisena etuna on suhteellisen helppo 2 59730 puhdistettavuus yksinkertaisen rakenteen johdosta. Perforoiduilla pohjilla on kuitenkin eräs merkittävä haittapuoli. Tislattava neste ei pysy pohjilla vaan valuu alas, jos höyryn paine kolonnissa hetkeksikään alenee riittävästi (van Winkle, M., Distillation, McGraw-Hill Book Comp. New York 1967, s. 489), ja tällöin on vaarana höyry-nestetasapainon järkkyminen kolonnissa ja tislausnesteiden pääsy kolonnin pohjan kautta jätevesiin. Vaikka jälkimmäinen mahdollisuus voidaan nykyisellä säätötekniikalla jo tehokkaasti estää, aiheuttavat lyhyetkin täydelliset höyrykatkokset perforoiduissa pohja-kolonneissa aina pitkäaikaisen tislauskatkoksen nesteiden hävitessä pohjilta. Kolonnin uudelleen täyttö ja höyry-nestetasapainon saavuttaminen vaatii sekä lisäenergiaa että aikaa. Kellopohjakolonnit ovat vastaavissa höyryn paineen häiriötapauksissa merkittävästi stabiilimpia, koska oikein rakennetussa kellopohjakolonnissa neste ei pääse valahtamaan alas höyryn paineen pudotessa vaan jää pohjille. Paineen palattua normaaliksi voidaan tislausta jatkaa lyhyehkön tasapainotuksen jälkeen. Juuri tämän - perforoituihin pohjakolonneihin nähden - paremman stabiilisuuden johdosta käytetään kellopohjakolonneja teollisuudessa tukkeavien nesteiden tislauksessa (Kretzschmar, H.,

Hefe und Alkohol sowie andere Gärungsprodukte, Springer-Verlag,

Berlin, Göttingen, Heidelberg 1955, s. 435), vaikka kellopohjaraken-teet ovatkin konstruktioltaan monimutkaisia ja niiden tukkeuduttua puhdistaminen vie aikaa ja puhdistustulos on usein korkeintaan tyydyttävä. Puhdistuksen tehokkuus voidaan todeta tislauskoneen uudelleen käynnistyksen jälkeen painehäviöistä, jotka ovat epäonnistuneen puhdistuksen jälkeen selvästi korkeammat kuin uuden, täysin puhtaan vastaavan kolonnin painehäviöt. Mitä korkeammalle painehäviöt jäävät puhdistuksen jälkeen sitä lyhyemmäksi muodostuu seuraava tislaus-periodi ennen uutta puhdistusta. Tästä aiheutuu monia haittoja kuten energian tuhlausta (ylimääräiset painehäviöt vaativat lisä-höyrytystä) , tislauskoneen tehollisen käyttöajan lyhenemistä ja kapasiteetin alenemista sekä usein toistuvien pesujen johdosta ylimääräistä jätevesikuormitusta. Näiden haittojen eliminoimiseksi on tässä hakemuksen kohteena olevassa keksinnössä kyse kehitetystä kellopohjakolonnista, jossa sakkaisten ja tukkeavien nesteiden tislausperiodit ovat kestoajaltaan moninkertaiset vastaaviin muihin samaan tarkoitukseen käytettäviin kellopohjakolonneihin nähden.

Lisäksi kolonnin puhdistus voidaan tarvittaessa suorittaa nopeasti ja niin perusteellisesti, etteivät koneen ajoperiodit lyhene verrattuna uudella ja täysin puhtaalla koneella todettuihin ajoperiodei-hin nähden.

3 59730

On yleisesti tunnettua, että erilaisten kemiallisten reaktioiden tuloksena syntyvien reaktioväliaineeseen liukenemattomien aineiden kerrostumista reaktorin sisäpinnoille voidaan välttää tai olennaisesti vähentää päällystämällä reaktorin sisäpinnat polytetrafluori-eteenillä. Tällaiset päällysteet kuluvat kuitenkin ja ne on siksi aika ajoin uusittava, mikä on osoittautunut erittäin hankalaksi ja aikaa vieväksi.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada kellopohjakolonni, joka on entistä helppohoitoisempi, jota voidaan yhtäjaksoisesti käyttää entistä pidempiä aikoja ilman puhdistusta ja jonka puhdistaminen on entistä vaivattomamapaa ja nopeampaa.

Keksinnön tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksintöä edeltävässä selvitystyössä on nimittäin todettu, että varsinkin sakkaista, käynyttä viljavierrettä tislattaessa syntyvät tukkeumat kellopohjilla siten, että kellojen ja kellokaulojen sisäpintaan roiskuu ja vaahtoaa alapuolella olevalta pohjalta sakkaista rankkia. Pohjilla olevien nestepintojen yläpuolella oleviin kello-kaulojen ulkopintoihin iskostuu myös rankkia kiehuvan nesteen vaah-toamisen, roiskumisen ja pinnankorkeuden vaihteluiden johdosta.

Kuuma höyry kuivattaa iskostuneen rankin kovaksi "kakuksi". Kakut kasvavat kasvamistaan, kunnes kolonni on siinä määrin tukossa, että se on puhdistettava. Tällöin on todettu, että iskostunut rankki on tummaa, osittain hiiltynyttä ja se on kiinni metallipinnoissa erittäin lujasti.

Tätä havaintoa on esillä olevassa keksinnössä käytetty hyväksi aikaansaamalla kellopohjakolonni, jossa sen tukkeutumisen kannalta kriittisimmät kohdat, nimittäin kellot ja kellokaulat on sovitettu irrotet-tavasti kolonniin, niin että ne voidaan poistaa kolonnista puhdistusta varten. Samalla osoittautui, että kellojen sisäpinnat ja kello-kaulojen sisä- ja ulkopinnat voitiin yksinkertaisesti ja ilman ennestään tunnetuissa laitteissa ilmenneitä epäkohtia päällystää tetrafluo-rieteenillä tai sen tapaisella aineella, sillä päällystettävä pinta oli suhteellisen pieni ja päällystäminen tai päällysteen uusiminen voitiin suorittaa kellopohjakolonnin ulkopuolella puhdistuksen jälkeen. Siten kolonnin seisonta-aika saatiin entistä lyhyemmäksi. Lisäksi , 59730 4 oli mahdollista käyttää kahta kello- ja kellokaulasarjaa, mikä entisestään lyhensi seisonta-aikaa.

Päällystämällä edellä mainitut kriittisimmät metallipinnat - kellojen sisäpinnat sekä kellokaulojen sisä- ja ulkopinnat - polytetra-fluorietyleenillä eli PTFEsllä tai muilla vastaavilla aineilla on tässä keksinnön mukaisessa kolonnissa saavutettu se etu, että mainittuihin päällystettyihin pintoihin iskostuneiden kuonakakkujen vähitellen kasvaessa ne oman painonsa johdosta irtoavat PTFE-pinnas-ta ja näin näiltä kriittisimmiltä osiltaan kolonni pysyy auki "automaattisesti". Muina aineina, joita PTFE:n ohella voidaan käyttää päällystykseen, mainittakoon polyvinylideenifluoridi (PVDF), polyklooritrifluorietyleeni (PCTFE), tetrafluorietyleeniperfluori-propyleeni (FEP), periluorialkoksikopolymeeri (PFA) ja vastaavat.

Kolonnin pesua ajatellen ja pinnoituksen tarkastusta ja mahdollista uusimista varten on kellot ja kellokaulat rakennettu irrotettaviksi. Kullakin pohjavälillä on tätä tarkoitusta varten riittävän suuri luukulla suljettava aukko, jonka kautta kellot voidaan nostaa riveittäin ulos ja takaisin sisään kelloja yhteen sitovien tankojen avulla. Kellorakenteisiin iskostuneeseen kuonaan pääsee helposti käsiksi kolonnin ulkopuolella ja kuona irtoaa vaivatta pinnoitetuista kohdista puulastan avulla tai kevyellä pesulla ja muilta kohdin kello-rakenteista se irtoaa itsestään lohkeillen riittävän pitkän kuivatuksen jälkeen. Kuonasakka voidaan kelloja puhdistettaessa tiputtaa esim. jäteastiaan ja näin ollen tämä sakka ei tule jätevesien lisäkuormaksi kuten aikaisemmin rakennetuissa kolonneissa, joissa kellojen pesu tapahtuu kolonnin sisällä. Kullekin kellorakenteelle (kello ja kellokaula) on lisäksi valmistettu vastaava vaihtokappale ja näin tislauskatkos voidaan minimoida olkoon sitten kyse kellora-kenteiden tai koko tislauskoneen puhdistuksesta, kellojen ja kello-kaulojen PTFE-pinnoituksen tarkastuksesta tai kyseisen pinnoituksen uusimisesta.

Oheisissa piirustuksissa on esimerkkinä esitetty eräs keksinnön mukainen kellopohjatislauskolonnin osa kuviossa 1 pystyleikkauksena ja kuviossa 2 poikkileikkauksena.

5 59730

Viitenumerolla 1 on merkitty kolonnin ulkovaippaa ja numerolla 2 on merkitty sen molemmissa päissä olevia laippoja, joiden varaan kolonniyksiköt asetetaan päällekkäin. Numero 5 tarkoittaa kolonni-yksikön pohjaa ja numero 6 sen välipohjaa. Jokaiseen kolonnin kerrokseen on sijoitettu joukko kelloja 3, joiden läpi höyry nousee kellokaukoista 4. Kuviossa 1 on yksinkertaisuuden vuoksi piirretty vain ylimmän osaston kellosarjat. Viitenumerto 7 ja 8 esittävät yli-vuotokouruja ja numero 9 esittää tulopatoa. Osa 10 on kolonnin pohjan tuki ja osat 11 ja 12 ovat puhdistusluukkuja. Kolonniin on lisäksi jokaista osastoa varten järjestetty havaintoluukut, joita ei ole piirustuksessa esitetty.

Keksinnön mukaisesti on kellot 3 sisäpuolisesti ja kellokaulat 4 sisä- ja ulkopuolisesti päällystetty PTFE:llä tai muulla vastaavalla aineella, joka estää kerrostumien tarttumista lujasti näihin pintoihin. Lisäksi on kellot yhdistetty sopivilla side-elimillä 14 ja 15, jotka kuvion mukaisessa suoritusmuodossa ovat tankoja, sarjoiksi, niin että kellorakenteet voidaan irrottaa ja puhdistaa kolonnin ulkopuolella. Numerolla 16 on merkitty sarjoja yhdistäviä kiin-nitystankoja ja numerolla 13 kiinnitysputkia, joilla rakenne on tuettu välipohjassa 6 oleviin vastaaviin holkkeihin 17. Kellosarja-rakenne on edelleen tuettu pohjaan 6 kiinnityslenkeillä 18.

Kellosarjat on helppo irrottaa ja vaihtaa uusiin puhdistettuihin kellosarjoihin kussakin pohjavälissä olevan puhdistusluukun 11 kautta.