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Als Dampfteiler ausgebildeter Aufsatz für Destillationskolonnen Die
Erfindung betrifft einen als Dampfteiler ausgebildeten Aufsatz für Destillationskolonnen,
mit dem deren Automatisierung besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann. Solche
Dampfteiler dienen dazu, den aus der Destillationskolonne aufsteigenden Dampf zu
kondensieren und das Kondensat entweder als Erzeugnis abzuziehen oder als Rückfluß
in die Destillationskolonne zurückzuführen. Der Dampfteiler ist deshalb mit zwei
Kondensationsvorrichtungen versehen, von welchen jeweils nur der einen der Dampf
zugeführt wird. Die eine Kondensationsvorrichtung bezeichnet man als Rückflußkühler,
die andere als Erzeugniskühler.
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Alle kontinuierlich arbeitenden Ausführungen, bei denen die Teilung
in Rücklauf und Erzeugnis mit Hilfe von Hähnen eingestellt wird, sind zur Reindarstellung
von Flüssigkeiten ungeeignet, da das zum Dichten der Hähne unumgängliche Hahnfett
von den meisten Kohlenwasserstoffen gelöst wird und als Verunreinigung in das mühsam
gewonnene reine Kopfprodukt gelangt.
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Bei den bekannten und üblichen diskontinuierlich arbeitenden Destillationsaufsätzen,
die in der Regel über einen Zeitgeber elektromagnetisch gesteuert werden, läuft
ein wenn auch geringer Teil der Flüssigkeit fehl und wird deshalb von der Teilung
nicht erfaßt. Aus diesem Grunde ist die Einstellung und Aufrechterhaltung eines
definierten Rückflußverhältnisses außerordentlich schwierig. Die dadurch auftretenden
Fehler auf dem Rückflußverhältnis sind nur schwer abschätzbar und können nur durch
langwierige Messungen experimentell ermittelt werden.
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Durch den Aufbau des als Dampfteiler ausgebildeten Aufsatzes für
Destillationskolonnen gemäß der Erfindung sollen derartige Fehlerquellen von vornherein
weitgehend ausgeschlossen werden.
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Der Dampfteiler gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung in einer
beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Den Grundbestandteil des Dampfteilers
gemäß der Erfindung bildet ein rohrförmiger Dampfsammler 12, der an einem Ende mit
einem kegligen Normalschliff 16 und am anderen Ende mit einem Normalschliff in Form
einer Kugelschale 17 versehen ist. Mit dem kegligen Normalschlifl wird der Dampfteiler
unter vollkommener Abdichtung auf die nicht dargestellte Destillationskolonne aufgesetzt.
Der Dampfsammler 12 ist ungefähr in der Mitte durch eine zur Längsachse des Dampfsammlers
geneigt stehende Wand 5 in zwei Räume unterteilt. Die Trennwand 5 wird von einer
kurzen in Höhe der Achse des Dampfsammlers gelegenen Hülse 5a durchdrungen. An jeden
der beiden Räume des Dampf-
sammlers 12 ist ein Kühler 4 bzw. 8 derart angeschlossen,
daß sie geneigt zur Achse des Dampfsammlers stehen. Beide Kühler sind an eine gemeinsame
Kühlwasserleitung 18 angeschlossen.
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Die die schräge Trennwand 5 durchdringende Hülse 5a ist an dem dem
Normalschliff 16 des Dampfsammlers 12 zugekehrten Ende als Kugelschale ib ausgebildet.
In diese paßt eine andere Kugelschale 1, die von einer die Hülse 5a sowie eine an
dem mit dem Kugelschliff 17 versehenen Ende des Dampfsammlers 12 befindliche Öffnung
mit reichlichem Spiel durchdringenden Stange 2 getragen wird. In das Innere der
Kugelschale 1 ragt das Ende eines Rohres 8a, mit welchem der eine Kühler 8 an den
Dampfsammler 12 angeschlossen ist. Dieses Ende des Rohres 8a ist als Kugel ja ausgebildet.
Auf sie kann sich die an der Stange 2 sitzende Kugelschale 1 dichtpassend aufsetzen,
wodurch das nach dem Kühler 8 führende Rohr 8a vollkommen abgeschlossen wird.
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Bei dieser Stellung der Kugelschale 1 besteht zwischen ihr und der
an der Hülse 5a sitzenden Kugelschalelb ein gewisser Zwischenraum. Durch diesen
kann dann aus der Destillationskolonne in den Dampfsammler 12 getretener Dampf hindurchtreten
und nach dem Kühler 4 gelangen.
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An dem über die obere Öffnung des Dampfsammlers 12 vorstehenden Ende
der Stange 2 ist ein Weicheisenkern 2a angeschmolzen. Das über den Dampfsammler
12 herausragende den Weicheisenkern 2a tragende Ende der Ventilstange 2 wird durch
eine Kappe 13 abgedeckt, die mit dem kuglig ausgebildeten Ende 13a in die Kugelschale
17 am Dampfsammler 12 eingreift. Auf die Kappe 13 ist eine Magnetspule 3 aufgeschoben.
Die Magnetspule ist an
den Stromkreis eines elektrischen Zeitgebers
zur Steuerung des Dampfteilers angeschlossen. Fließt durch die Magnetspule 3 Strom,
so wird der Weicheisenkern 2a angezogen und die mit diesem verbundene Ventilstange
2 von dem Kugelsitz la des Zuleitungsrohres 8a zum Kühler 8 abgehoben, so daß nunmehr
Dampf aus dem Dampfsammler 12 in den Kühler 8 strömen kann. Durch das Anheben wird
die Kugelschale 1 in die an der Hülse 5a vorgesehene Kugelschalelb dichtpassend
emporgezogen, wodurch der obere Raum des Dampfsammlers 12 und damit der daran sitzende
Kühler 4 gegenüber der Destillationskolonne abgesperrt ist.
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Der Kühler 4 ist zum Dampfsammler 12 so schräg gestellt, daß in ihm
entstehendes Kondensat des Dampfes aus der Destillationskolonne an derselben Stelle,
durch welche der Damf eingetreten ist, in den Dampfsammler 12 zurückfließen kann.
Dieses zurückfließende Kondensat gelangt zur schrägstehenden Trennwand 5 des Dampfsammlers
12 und fließt auf dieser nach dem tiefsten Punkte derselben. Die die Querwand 5
durchdringende HülseSa ragt so weit über die Trennwand 5 vor, daß kein Kondensat
durch die Hülse 5a nach unten fließen kann. An der tiefsten Stelle der Querwand
ist an dem Dampfsammler 12 ein Röhrchen 7 angeschlossen, durch welches das Kondensat
abfließt und nach dem mit dem Normalschliff 16 versehenen Ende des Dampfsammlers
12 geführt wird. Das hier befindliche Ende des Röhrchen7 steht zweckmäßig in Höhe
der Achse des Dampfsammlers, so daß das herausfiießende Kondensat in die Destillationskolonne
tropfen kann, ohne auf die Wände des Dampfsammlers oder die Kolonne zu treffen.
Damit nun aber nicht Dampf aus der Destillationskolonne durch das Röhrchen 7 nach
dem Kühler 4 gelangen kann, insbesondere wenn dieser durch das Zweigventil 1 gegenüber
der Destillationskolonne abgesperrt sein soll, ist in dem Ablaufröhrchen 7 durch
Ausbildung einer Schleife 6 ein Syphonabschluß geschaffen.
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Der Kühler 8 andererseits ist an dem Dampfsammler 12 mit dem Rohr
8a in einer solchen Neigung angeschlossen, daß das im Kühler 8 innerhalb des Rohres
8a entstehende Kondensat des Dampfes aus der Destillationskolonne von dem Dampfsammler
12 wegfließt. Es gelangt in ein zur Entnahmestelle 9 führendes Rohrl9. An der Entnahmestelle
ist zweckmäßig am Rohr 19 ein Normalschliff zum Anschluß eines Sammelgefäßes für
das Erzeugnis angebracht.
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Die beiden Kühler 4 und 8 sind an ihren von dem Dampfsammler 12 abgekehrten
Enden durch eine Leitung 10 verbunden, so daß ein Druckausgleich zwischen den beiden
Kühlern geschaffen ist. Diese Leitung 10 ist mit einem verschließbaren Nippel 10a
versehen, über welche durch eine Luftpumpe innerhalb der Kühler 4 und 8 ein Unterdruck
erzeugt werden kann.
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Ein geringer Bruchteil des aus der Destillationskolonne aufsteigenden
Dampfes kondensiert auch an der Glocke 1 des Zweiwegventils und an der sie tragenden
Stange 2. Um diesen herabfließenden Niederschlag sicher von dem zum Erzeugniskühler
8 führenden Rohr 8a fernzuhalten, ist die Kugelschale 1 so bemessen, daß sie über
das kuglige Ende 1a des Rohres 8a etwas übersteht und zwischen dem Rand dieser kugligen
Verdickung la und der Innenwandung der Kugelschale 1 ein kleiner Zwischenraum
besteht.
An die untere Kante der Halbkugel 1 sind zweckmäßig Tropfennasen 14 angesetzt, die
so gebogen sind, daß das Kondensat nach der Mitte der Destillationskolonne abtropfen
kann.
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Im Dampfsammler 12 ist dicht am Normalschliffl6 eine Tasche 11 ausgebildet,
die zur Aufnahme eines Thermoelementes zum Messen der Dampftemperatur dient.
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Die Ausbildung des Dampfteilers gemäß der Erfindung bietet Gewähr
dafür, daß die Umschaltung auf Rückfluß oderErzeugnis so zuverlässig geschieht,
daß je nach der Einstellung der gesamte aus der Destillationskolonne kommende Dampf
entweder nach dem Rückflußkühler 4 oder nach dem Erzeugniskühler8 gelangt und ein
Fehllauf von Flüssigkeitsmenge überhaupt nicht auftreten kann. Dadurch wird ein
einwandfrei definiertes Rückflußverhältnis erhalten. Wesentlich zur Erreichung dieses
Zieles ist es, daß die Ventilstange 2 große Bewegungsfreiheit besitzt, so daß sich
ihrer Verstellung durch die Magnetspule und bei Unterbrechung des Stromes durch
ihr Eigengewicht so gut wie kein Widerstand entgegenstellt.
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Durch die Ausbildung des Zweiwegventils als hoch polierte Kugelschliffe
wird dabei eine Zentrierung der Ventilstange 2 erreicht.
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Der Dampfteiler kann in manchen Einzelheiten anders ausgebildet werden
als beschrieben und in der Zeichnung dargestellt ist, ohne daß das Wesen der Erfindung
beeinträchtigt wird. Die im Dampfsammlerl2 unterteilende Querwand5 kann beispielsweise
soweit tiefer als dargestellt verlegt werden, daß sie an den Rand der Hohlkugel
1b des Zweiwegventils zu stehen kommt. Diese Lage der Querwand 5 ist insofern vorteilhaft,
als hier bis zur Wand weniger Zwischenraum zu überbrücken ist.
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Ferner ist es nicht unbedingt erforderlich, die Kappe 13 mit dem
Dampfsammler 12 über einen Kugelschliff zu verbinden. Es könnte auch ein Normalschliff
solcher Art vorgesehen werden, daß die Kappel3 auf den Dampfsammler aufgeschoben
wird.