Verfahren zum Eindampfen alkoholhaltiger Lösungen und zur Gewinnung von Alkohol aus diesen Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eindampfen von und zur Alkoholgewinnung aus alkoholhaltigen Lösungen, z. B. gegorener Sulfit- ablauge.
Es ist schon bekannt, z. B. gegorene Lauge mit indirekt einwirkendem Dampf in mehreren Stufen einzudampfen, so dass der Alkoholgehalt der Lauge dabei in das Kondensat vom Eindampfprozess über führt wird, worauf das derart gebildete alkohol haltige Kondensat einem Abtreibungsprozess mit Dampf unterworfen wird, der dann dephlegmiert wird. Das beim Dephlegmieren gebildete alkoholhal tige Kondensat wird dann zu einem Rektifikations- prozess geleitet. Dabei wird der gesamte Dampf bedarf sowohl für das Eindampfen der Lauge wie für das Abtreiben des Alkohols von aussen zuge führt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das gestattet, durch Thermokompression die Eindampf-, Abtreib- und Dephlegmierungsprozesse in Kombination mit einander mit möglichst geringem Zusatz von Dampf von aussen durchzuführen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch eine Kombination mehrerer Massnahmen gekennzeichnet, und zwar dadurch, dass die alkoholhaltige Lösung, z.
B. gegorene Sulfit- ablauge, derart teilweise eingedampft wird, dass der Alkohol aus der Lösung mindestens zum grössten Teil in den Lösungsmitteldampf übergeht, bevor die Lö sung nach der letzten Stufe überführt wird, dass der beim Abtreiben aus dem dabei gebildeten alkohol haltigen Lösungsmittelkondensat abgehende alkohol haltige Dampf nach einer der Stufen geleitet wird, in denen dieser Dampf, getrennt von dem dieser Stufe zugeführten andern Heizdampf, als weiterer Heiz- dampf zum Eindampfen der Lösung ausgenutzt und dabei dephlegmiert wird,
und dass der von der letzten Stufe kommende Lösungsmitteldampf in einem Thermokompressor komprimiert und dann teils als Heizdampf in der ersten Stufe und teils zum Abtrei ben des Alkohols aus dem alkoholhaltigen Lösungs- mittelkondensat verwendet wird.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der bei liegenden Zeichnung näher beschrieben werden, die ein Beispiel für die Verwertung der Erfindung schau bildlich veranschaulicht.
Um die Zeichnung nicht durch für die Erklärung der Erfindungsidee unwichtige Einzelheiten, wie Regelventile, Kondensatableiter, Flüssigkeitsver schlüsse, Pumpen usw., unübersichtlich zu machen, die jeder Fachmann auf dem Gebiet des Eindampfens und der Alkoholherstellung bei Kenntnis der Erfin dung in das System einführen kann, sind derartige Einzelheiten fortgelassen worden.
Gemäss der Zeichnung besteht das Eindampf system aus einer ersten Stufe aus drei Wärmekörpern, <I>la,</I> 1b und 1c, von denen jeder mit einem Dampf- und Flüssigkeitsabscheider 3a, 3b bzw. 3c versehen ist, sowie aus einer zweiten Stufe aus zwei Wärme körpern<I>2a</I> und<I>2b</I> mit einem gemeinsamen Dampf- und Flüssigkeitsabscheider 4.
Mit 5 ist ein Abtreiber und mit 6 ein Dampfkompressor bezeichnet, der von einer Kraftmaschine 7, im vorliegenden Fall einem Elektromotor, angetrieben wird. 8 ist ein Wärmeauf- tauscher.
Das System arbeitet in folgender Weise: der Kom pressor 6, der mit dem Lösungsmitteldampf der zwei ten Stufe durch eine Leitung 9 gespeist wird, fördert seinerseits diesen Dampf komprimiert auf einen ge eigneten Druck und eine geeignete Temperatur teils zum Dampfraum der drei Wärmekörper la, 1b und 1c der ersten Stufe über eine Sammelleitung 10 und Zweigleitungen 11<I>a,</I> 11<I>b</I> bzw. 11 c, teils zum Abtrei- ber 5 über eine Leitung 12. Dem Wärmekörper la der ersten Stufe des Systems wird z.
B. gegorene Lauge über eine Leitung 13 und den Wärmeaus- tauscher 8 zugeführt. Von dort strömt die Lauge durch den Abscheider 3a sowie eine Leitung 14a zum Laugenraum des Wärmekörpers 1b, weiter durch den Abscheider 3b und eine Leitung 14b zum Laugen raum des Wärmekörpers 1c und schliesslich durch den Abscheider 3c und eine Leitung 14c zum Laugen raum der Wärmekörper<I>2a</I> und<I>2b</I> der zweiten Stufe, die miteinander über eine Leitung 14 in Verbindung stehen. Die Lauge wird dabei teilweise eingedampft.
Während dieser Eindampfung geht zumindest an nähernd der gesamte Alkoholgehalt der Lauge all mählich von Wärmekörper zu Wärmekörper in die gebildeten Laugendämpfe über, die von Abzweiglei tungen 15a, 15b und 15e über eine Sammelleitung 16 als Heizdampf zum Dampfraum des Wärmekör pers 2a geleitet werden, in dem sie unter Wärmeaus tausch mit der von der ersten Stufe kommenden Lauge kondensieren und ein alkoholhaltiges Konden sat zurücklassen.
Dieses Kondensat wird durch eine Leitung 17 zum Abtreiber 5 geleitet, in dem der Alkoholgehalt des Kondensats von dem durch die Lei tung 12 vom Kompressor 6 zugeführten Dampf auf genommen wird, der stark alkoholhaltig vom Ab treiber durch eine Leitung 18 zum Dampfraum des Wärmekörpers 2b der zweiten Stufe geleitet wird, wo der Dampf unter weiterem Eindampfen der die sem Wärmekörper zugeführten Lauge dephlegmiert wird. Das vom Dephlegmierungsprozess stammende alkoholhaltige Kondensat wird über eine Leitung 19 zur weiteren Behandlung in der Alkoholfabrik vom System weggeleitet.
Vom Abscheider 4 der zweiten Stufe wird die teilweise eingedampfte Lauge durch eine Leitung 20 abgeführt und Laugendampf, wie bereits erwähnt, zum Kompressor 6 durch eine Lei tung 9 geleitet. Dieser Laugendampf ist alkoholfrei, da die Lauge der zweiten Stufe alkoholfrei ist. Der Kompressor liefert also alkoholfreien Dampf für so wohl das Eindampfen wie das Abtreiben. Von der ersten Stufe wird das demnach alkoholfreie Kondensat des Heizdampfes durch Leitungen 21 a, 21 b bzw.
21c und eine Sammelleitung 22 abgeleitet, um sich in einer Leitung 23 mit dem im Abtreiber 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.
Es ist offenbar, dass dieses System keine Dampf zufuhr von aussen für andere Zwecke erfordert als für den Ersatz unvermeidlicher Wärmeverluste in Form von Strahlungsverlusten und Verlusten durch den Wärmeinhalt der Abzugsflüssigkeit. Ersatzdampf für diese Verluste kann durch eine Leitung 24 zuge- führt werden.
Die erforderliche Menge Ersatzdampf kann jedoch unter Ausnutzung von in der Eindampf- und Destilliertechnik bekannten Mitteln zur Herab setzung derartiger Verluste im Verhältnis zu der durch den Kompressor im Kreislauf strömenden Dampf menge so gering sein, dass man von einem Betrieb des Systems so gut wie ausschliesslich mittels Thermo- kompression sprechen kann.
Eine durch die Erfindung erfüllte Hauptvoraus setzung dafür, dass Kompressorbetrieb geeignet ist, besteht darin, dass der Kompressor mit wenigstens praktisch alkoholfreiem Dampf gespeist wird, da Explosionsgefahr im Kompressor besteht, wenn der Dampf einen höheren Alkoholgehalt besitzt und da die dampfverbrauchenden Apparate möglichst alkohol freien Dampf zugeführt erhalten sollen.
In der ersten Stufe würde Alkohol im Heizdampf vom Kompres sor eine Verschlechterung der Wärmeübergangszahl auf der Dampfseite und somit eine Verschlechterung der Eindampfkapazität mit sich führen und weiterhin würde er zur Folge haben, dass das Kondensat dieser Stufe Alkohol enthalten würde, wodurch ein bedeu tender, weiter unten angegebener Vorteil verloren gehen würde, der durch das System erzielt werden kann. Dass die zweite Stufe in diesem Fall mit alko holhaltigem Dampf erwärmt wird, ist unvermeidlich.
Im Wärmekörper 2b ist der Alkoholgehalt sogar sehr hoch, dies wird jedoch dadurch kompensiert, dass der diesem Heizkörper zugeführte Dampf, der in den Abtreiber unter gleichem Druck und gleicher Tem peratur wie der der ersten Stufe zugeführte Heiz- dampf eintritt, den Abtreiber mit einer Temperatur verlässt, die immer noch so hoch ist, dass die Tem peraturdifferenz im Wärmekörper 2b erheblich höher wird als in irgendeinem der andern Wärmekörper des Systems.
Durch Aufteilung der ersten Stufe in mehrere Teilstufen, beim Ausführungsbeispiel in drei Ein dampfstufen, kann man ein vollständiges Abtreiben des Alkohols aus der Lauge 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 Kon densat der ersten Stufe aus dem gemäss dem oben gesagten alkoholfreien Heizdampf alkoholfrei anfällt, was für die weitere Alkoholgewinnung sehr vorteil haft ist.
Ausser der eben beschriebenen sind auch andere Ausführungsarten des erfindungsgemässen Verfahrens möglich. Würde man z. B. eine grössere Anzahl Stufen einführen und derart verfahren, dass der in der Lauge enthaltene Alkohol bereits in der ersten Stufe aus der Lauge entfernt wird, so würde der Alkohol natürlich auf einen noch geringeren Teil des Kondensats kon zentriert werden können. Wenn man ausserdem der art verfährt, dass das Dephlegmieren weiterhin in der letzten Stufe erfolgt, so würde auch die Temperatur- differenz in dem als Dephlegmator arbeitenden Heiz körper sich erhöhen, was vorteilhaft wäre. Dagegen würde auch der erforderliche Kompressionsgrad grö sser werden, was ein die gewonnenen Vorteile über steigender Nachteil werden kann.
Eine derartige Ab änderung, die also nicht als die geeignetste im Rah men der Erfindung erscheinen kann, kann jedoch grosse Vorteile im Verhältnis zu den vorbekannten Systemen mit sich bringen. Das Dephlegmieren kann unter Verzicht auf die Forderung nach grösstmöglicher Temperaturdifferenz alternativ auch in irgendeiner andern Stufe als der letzten Stufe vorgenommen wer den, wenn man einen besonderen Wärmekörper für das Dephlegmieren in dieser andern Stufe vorsieht.
Die gegorene Lauge braucht bei Anwendung von mehr als zwei Eingangsstufen dem Eindampfprozess nicht unbedingt in der mit dem höchsten Druck arbei tenden Stufe, sondern kann in jeder beliebigen andern Stufe, ausgenommen derjenigen mit dem niedrigsten Druck zugeführt und dann von Stufe zu Stufe in beliebiger Reihenfolge geleitet werden, wenn man nur derart verfährt, dass die Lauge dabei der letzten Stufe in wenigstens annähernd alkoholfreiem Zustand zugeführt wird.
Unter die im Rahmen der Erfindung möglichen Abänderungen fallen auch im Beispiel nicht darge stellte, beim Eindampf-Alkoholgewinnungssystem jedoch übliche Massnahmen, die Anlage unter grösst möglicher Dampfwirtschaftlichkeit, z. B. durch Wärmeaustausch und Ausnutzung von Wärme aus durch die eintretende Expansion der verschiedenen heissen Flüssigkeiten freigewordenen Dämpfen, arbei ten zu lassen.