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Verfahren zum Eindampfen von Sulfitablauge od. dgl. und gleichzeitigen
Gewinnen von Alkohol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Sulfitablauge
od. dgl. und zum gleichzeitigen Gewinnen von Alkohol.
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Es ist bekannt, gegorene Lauge oder eine andere alkoholhaltige Lösung
mit Dampf in mehreren Stufen indirekt einzudampfen, so daß der Alkoholgehalt der
Lauge dabei in das Kondensat des Eindampfprozesses übergeführt wird, worauf das
so gebildete alkoholhaltige Kondensat einem Abtriebprozeß mit Dampf unterworfen
wird, der dann dephlegmiert wird. Das beim Dephlegmieren gebildete alkoholhaltige
Kondensat wird dann einem Rektifikationsprozeß zugeführt. Dabei wird der gesamte
I)ampfbedarf sowohl für das Eindampfverfahren wie für das Abtriebverfahren von außen
her zugeführt.
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Die Erfindung bezweckt, durch Thermokompression die Eindampf-, Abtrieb-
und Dephlegmierungsprozesse in Kombination bei einem möglichstgeringenZusatz von
von außen zugeführtemDampf durchzuführen.
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Die Erfindung besteht deshalb im wesentlichen in einer Kombination
mehrerer Maßnahmen, derart, daß die gegorene Lauge dem Eindampfprozeß in einer anderen
Stufe desselben als der letzten Stufe zugeführt und so eingedampft wird, daß der
Alkoholgehalt von im wesentlichen der gesamten Lauge in den Laugendampf übergeht,
bevor die Lauge der letzten Stufe zugeführt wird, daß von dem dabei gebildeten Laugendampfkondensat
nur alkoholhaltiges Kondensat dem Abtriebprozeß zugeleitet wird, daß der von dem
Abtriehprozeß kommende alkoholhaltige Dampf einer der Stufen zugeführt wird, in
denen dieser Dampf getrennt von dem dieser Stufe zugeführten anderen Heizdampf als
weiterer Heizdampf zum Eindampfen der Lauge ausgenutzt und dabei dephlegmiert wird,
und daß der von der letzten Stufe kommende Laugendampf in einem Thermokompressor
komprimiert und dann teils als Heizdampf zur ersten Stufe und teils als Abtriebsdampf
dem Abtriebprozeß zugeleitet wird.
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Bei einem Verfahren zum Eindampfen von gegorener Sulfitablauge od.
dgl. und gleichzeitigen Gewinnen von Alkohol, in dem die Lauge indirekt und stufenweise
in einem dampfbeheizten Mehrstufenverdampfer eingedampft wird, der primär mit von
der letzten Verdampferstufe abziehenden und danach komprimiertem Brüdendampf beheizt
wird, wobei das bei dem Eindampfen anfallende alkoholhaltige Brüdendampfkondensat
einem Abtriebverfahren mit Dampf in einer Destillierkolonne unterworfen wird, besteht
die Erfindung in einer Verfahrenskombination, bei welcher der komprimierte Dampf
in zwei Wege geteilt und geleitet wird, von denen der eine Weg Dampf als Erhitzungsdampf
für die Lauge in die erste Stufe zum Dampfraum dieser Stufe bringt und
der andere
Weg Dampf als Abtriebdampf durch die Destillierkolonne und von dort in alkoholhaltigem
Zustand als Erhitzungsdampf für die Lauge in der letzten Stufe zu einem Dampfraum
dieser Stufe, der von dem Dampfraum derselben Stufe für den Brüdendampf aus der
nächstvorhergehenden Stufe getrennt ist, wobei die Lauge derart stufenweise eingedampft
und geführt ist, daß sie zumindest annähernd alkoholfrei in die letzte Stufe gelangt.
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Das Eindampfen kann in nur zwei Stufen erfolgen.
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Das Verfahren kann auch so durchgeführt werden, daß das Eindampfen
wenigstens in derjenigen Stufe, in welcher die Lauge dem Eindampfprozeß zugeführt
wird, allmählich in einer Anzahl, vorzugsweise drei Wärmekörpern erfolgt, durch
welche die Lauge der Reihe nach hindurchgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung im einzelnen
beschrieben, die ein Beispiel für die Durchführung des Verfahrens veranschaulicht.
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Zur klareren Darstellung sind in der Zeichnung unwichtige Einzelheiten,
wie Regelventile, Kondensatableiter, Flüssigkeitsverschlüsse, Pumpen usw.. die nicht
Gegenstand der Erfindung und jedem Fachmann auf dem Gebiet des Eindampfens und der
Alkoholherstellung bekannt sind, nicht gezeichnet.
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Nach der Zeichnung besteht das Eindampfsystem aus einer ersten Stufe
aus drei Wärmekörpern 1 a, 1 b und 1 c, von denen jeder mit einem Dampf- und
Flüssigkeitsabscheider
3 a, 3 b bzw. 3 c versehen ist, sowie aus einer zweiten Stufe aus zwei Wännekörpern
2 2a und 2 b mit einem gemeinsamen Dampf-und Flüssigkeitsabscheider 4. Mit 5 ist
eine Destillierkolonne und mit 6 ein Dainpfkompressor bezeidinet, der von einer
Kraftmaschine 7, im vorliegenden Fall einem Elektromotor, angetrieben wird. Mit
8 ist ein Wärmeaustauscher bezeichnet.
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Das System arbeitet in folgender Weise: Der Kompressor 6, der mit
dem Laugendampf der anderen Stufe durch eine Leitung 9 gespeist wird, fördert diesen
Dampf komprimiert auf einen geeigneten Druck und eine geeignete Temperatur teils
zuil: Dampfraum der drei Wärmekörper 1 a, 1 b und 1 c der ersten Stufe über eine
Sammelleitung 10 und Zweigleitungen iia, 11b bzw. llc, teils zur Destillierkolonne
5 über eine Leitung 12. Die gegorene Lauge wird dem System im Laugenraum des Wärmekörpers
1 la der ersten Stufe über eine Leitung 13 und den Wärmeaustauscher 8 zugeführt.
Von dort strömt die Lauge durch die erste Stufe und deren Abscheider 3 3a sowie
durch eine Leitung 14a zum Laugenraum des Wärmekörpers 1 b, weiter durch den Abscheider
3b und eine Leitung 14 b zum Laugenramii des Wärmekörpers 1 c und schließlich durch
den Abscheider 3 c und eine Leitung 14 c zum Laugenraum der Wärmekörper 2 cl und
2 b der anderen Stufe, die miteinander über eine Leitung 14 in Verbindung stehen.
Die Lauge wird dabei eingedampft. Während dieser Eindampfung geht zumindest annähernd
der gesamte Alkoholgehalt der Lauge allmählich von Wärmekörper zu Wärmekörper in
die gebildeten Laugendämpfe über, die von Abzweigleitungen 15 cm, 15 b und 15c über
eine Sammelleitung 16 als Heizdampf zum Dampfraum des Wärmekörpers 2 2a geleitet
werden, in dem sie unter Wärmeaustausch mit der von der ersten Stufe kommenden Lauge
kondensieren und ein alkoholhaltiges Kondensat zurücklassen. Dieses Kondensat wird
durch eine Leitung 17 zur Destillierkolonne 5 geleitet, in welcher der Alkoholgehalt
des Kondensats von dem durch die Leitung 12 vom Kompressor 6 zugeführten Dampf aufgenommen
wird, der, stark alkuholhaltig, von der Destillierkolonne durch eine Leitung 18
zum Dampfraum des Wärmekörpers 2 b der zweiten Stufe geleitet wird, wo der Dampf
unter Eindampfen der diesem Wännekörper zugeführten Lauge dephlegmiert wird. Das
von dem Dephlegmierungsprozeß stammende alkoholhaltige Kondensat wird über eine
Leitung 19 zur weiteren Behandlung in der Alkoholfabril; vom System weggeleitet.
Vom Abscheider 4 der zweiten Stufe wird die eingedampfte Lauge durch eine Lei tung
20 sowie Laugendampf, wie bereits erwähnt, durch eine Leitung 9 zum Kompressor geleitet.
Dieser Laugendampf ist alkoholfrei, d-a die Lauge der andere ren Stufe alkoholfrei
ist. Der Kompressor liefert also alkoholfreien Dampf sowohl für das Eindampfen wie
für den Abtrieb. Von der ersten Stufe wird das demnach alkoholfreie Kondensat des
Meizdampfes durch Leitungen 21 cd, 21 b bzw. 21 c und eine Sammelleitung 22 abgeleitet,
um sich in einer Leitung 23 mit dem in der Destillierkolonne 5 von Alkohol befreiten
Kondensat der zweiten Stufe zu vereinigen und zusammen mit diesem Kondensat unter
Vorwärmung der in den Wärmeaustauscher 8 eintretenden Lauge in abgekühltem Zustand
aus dem System abgeleitet zu werden.
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Es ist ersichtlich, daß- dieses System keine Dampfzufuhr von außen
für andere Zwecke erfordert als für den Ersatz der unvermeidlichen Wärmeverluste
in
Form von Strahlungsverlusten und Verlusten durch den Wärmeinhalt der Abzugsflüssigkeit.
Der Ersatzdampf für diese Verluste kann durch eine Leitung 24 zugeführt werden.
Die erforderliche Menge Ersatzdampf kann jedoch unter Ausnutzung der in der Eindampf-
und Destilliertechnik bekannten Mittel zur Herabsetzung dieser Verluste im Verhältnis
zu der durch den Kompressor im Kreislauf strömenden Dampfmenge so gering werden,
daß man von einem Betrieb des Systems so gut wie ausschließlich durch Thermokompression
sprechen kann.
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Eine durch die Erfindung erfüllte Hauptvoraussetzung dafür, daß ein
Kompressorbetrieb geeignet ist, besteht darin, daß der Kompressor mit mindestens
praktisch alkoholfreiem Dampf gespeist wird, da Explosionsgefahr im Kompressor besteht,
wenn der Dampf einen höheren Alkoholgehalt aufweist, und da die dampfverbrauchenden
Apparate möglichst alkoholfreien Dampf zugeführt erhalten sollen. In der ersten
Stufe würde Alkohol im Heizdampf vom Kompressor eine Verschlechterung der Wärmeübergangszahl
auf der Dampfseite und somit eine Verschlechterung der Eindampfkapazität mit sich
bringen und würde weiterhin zur Folge haben, daß das Kondensat dieser Stufe Alkohol
enthalten würde, wodurch ein bedeutender, weiter unten angegebener Vorteil verlorengehen
würde, der durch das System erzielt werden kann. Daß die andere Stufe in diesem
Fall mit alkoholhaltigem Dampf erwärmt wird, ist unvermeidlich. Im Wärmekörper 2
b ist der Alkoholgehalt sogar sehr hoch. Dies wird jedoch dadurch kompensiert, daß
der diesem Heizkörper zugeführte Dampf, der in die Destillierkolonne unter gleichem
Druck und gleicher Temperatur wie der der ersten Stufe zugeführte Heizdampf eintritt,
die Destillierkolonne mit einer Temperatur verläßt, die immer noch so hoch ist,
daß die Temperaturdifferenz im Wärmekörper 2 b erheblich höher wird als in irgendeinem
der anderen Wärmekörper des Systems.
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Durch Aufteilung der ersten Stufe in mehrere Stufen, beim Ausführungsbeispiel
in drei Eindampfstufen, kann man einen vollständigen Abtrieb des Laugenalkohols
in die Laugendämpfe bereits in dieser einzigen Stufe erreichen. Dies hat zur Folge,
daß man nur eine weitere Stufe benötigt, um alkoholfreien Laugendampf für den Kompressor
zu erhalten, so daß der erforderliche Kompressionsgrad der geringstmögliche wird,
da der Kompressor Dampf vom Abzugsdampfdruck der letzten Stufe auf den Einlaßdampfdruck
der ersten Stufe komprimieren soll. Dies hat außerdem zur Folge, daß der Alkohol
nur auf die Hälfte des beim Eindampfen gebildeten Kondensats konzentriert werden
kann, da das Kondensat der ersten Stufe aus dem nach dem Vorhergesagten alkoholfreien
Heizdampf alkoholfrei anfällt, was für die weitere Alkoholgewinnung sehr vorteilhaft
ist.
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Im Rahmen der Erfindung sind natürlich verschiedene Anderungen möglich.
Würde man z. B. eine größere Anzahl Stufen einführen und so verfahren, daß der Laugenalkohol
bereits in der ersten Stufe extrahiert wird, so würde der Alkohol natürlich auf
einen noch geringeren Teil des Kondensats konzentriert werden können. Wenn man außerdem
so verfährt, daß das Dephlegmieren weiterhin in der letzten Stufe erfolgt, so würde
auch die Temperaturdifferenz in dem als Dephlegmator arbeitenden Heizkörper sich
erhöhen, was vorteilhaft wäre. Dagegen würde aber auch der erforderliche Kompressionsgrad
größer werden, was zu einem die gewonnenen Vorteile übersteigenden Nachteil werden
kann. Eine Abänderung,
die noch nicht einmal als die geeignetste
im Rahmen der Erfindung erscheint, kann trotzdem große Vorteile in bezug auf die
vorbekannten Systeme mit sich bringen. Das Dephlegmieren kann unter Verzicht auf
die Forderung nach größtmöglicher Temperaturdifferenz alternativ auch in irgendeiner
anderen Stufe als der letzten Stufe vorgenommen werden, wenn man einen besonderen
Wärmekörper fiir das Dephlegmieren in dieser anderen Stufe vorsieht. Die gegorene
Lauge braucht bei Anwendung von mehr als zwei Eingangsstufen dem Eindampfprozeß
auch nicht unbedingt in der ersten Stufe, sondern sie kann in jeder beliebigen anderen
Stufe, ausgenommen der letzten Stufe, zugeführt und dann von Stufe zu Stufe in beliebiger
Reihenfolge geführt werden, wenn man nur so verfährt, daß die Lauge dabei der letzten
Stufe in wenigstens annähernd alkoholfreiem Zustand zugebracht wird.
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Unter die möglichen Abänderungen im Rahmen der Erfindung fallen auch
die in dem Beispiel nicht besonders dargestellten, bei einem Eindampfalkoholgewinnungsverfahren
üblichen Maßnahmen, die Anlage unter größtmöglicher Dampfwirtschaftlichkeit arbeiten
zu lassen, z.B. durch Wärmeaustausch und Ausnutzung von Wärme aus den durch die
eintretende Expansion der verschiedenen heißen Flüssigkeiten frei werdenden Dämpfe.