CH432472A - Verfahren zur Destillation der Lösungsmittel aus verdünnten Lösungen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Destillation der Lösungsmittel aus verdünnten Lösungen
Die Wärmepumpe ist bekannt als Vorrichtung zur Durchführung thermischer Vorgänge. Sie wird im besonderen in der Kältetechnik bei Heizungsaufgaben und sodann für Eindampfungs- und Destillationsbetriebe angewendet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Anwendung der Wärmepumpe für Destillationszwecke, und zwar für die Destillation und Rektifikation von niedrig konzentrierten Lösungen. In der Extraktion von Stoffen aus organischen oder anorganischen Substanzen gilt oft das Gesetz, dass die Ausbeute bei niedriger Konzentration der Extraktionslösung besonders gut ist, wobei die Lösungen verhältnismässig rein sind.



  Ebenso ist es bekannt, dass chemische Umsetzungen von flüssigen Stoffen oft in bezug auf die Ausbeute an gewünschten Produkten besser verlaufen, wenn der Umsatz möglichst klein gehalten wird, was aber den Nachteil mit sich bringt, dass sehr verdünnte Lösungen der gewünschten Produkte im Ausgangsprodukt anfallen. Der hohe Reinheitsgrad erleichtert die Weiterverarbeitung der Lösungen und die Herstellung qualitativ guter Produkte wesentlich. Der Nachteil der direkten Konzentration besteht nun darin, dass dünne Lösungen beim Abdestillieren des Lösungsmittels einen hohen   Wärme    bzw. Dampfverbrauch benötigen. Die nachstehend beschriebene Erfindung ermöglicht, die genannten Vorteile ohne den Nachteil des zu grossen Dampfverbrauches zu realisieren.



   Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Destillation des oder der Lösungsmittel aus verdünnten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hauptmenge des Lösungsmittels durch Destillation in einer Kolonne entfernt, deren Beheizung durch die über eine Wärmepumpe komprimierten Brüden erfolgt, während die restliche fraktionierte Destillation anschlie ssend in mindestens einer mit Dampf beheizten Kolonne erfolgt. Dabei wird die Destillation gegebenenfalls in den durch die Siedepunkte der Lösungsmittel gekennzeichneten Temperaturstufen, d. h. als fraktionierte Destillation, vorgenommen und damit gleichzeitig eine Rektifikation erzielt.



   Die Unterteilung gibt die Möglichkeit, die Wärmepumpe wirtschaftlich anzuwenden. Der Grund liegt darin, dass mit zunehmender Konzentration der Produkte im Kopf der Kolonne die Temperaturdifferenzen für die Anwendung der Wärmepumpe unwirtschaftlich hoch werden. Diese hohen Temperaturdifferenzen beschränken sich nun aber auf die Endphase der Destillation und auf die Rektifikation. Der weitaus grösste Teil der Destillation des Lösungsmittels, und zwar wenn die Lösung relativ wenig konzentriert ist, lässt sich mit kleinen Druckdifferenzen bzw. Temperaturgefällen für die Wärmepumpe betreiben, z. B. kann die Destillation des Lösungsmittels aus einer dünnen Lösung mit 3 % Anfangskonzentration bis z. B. etwa 30 % mit Wärmepumpe betrieben werden.

   Das bedeutet, dass von der gesamten Destillation etwa   90 S    auf Wärmepumpenbetrieb und nur etwa 10   %    auf die restliche Destillation mit direkter Dampfbeheizung entfallen, d. h. diejenige Phase der Destillation, welche für den Wärmepumpenbetrieb betrieblich und ökonomisch ungünstig ist.



   Das erfindungsgemässe Verfahren soll an Hand des Schemas erläutert werden.



   In der Hauptkolonne 1 wird die durch die Leitung 2 zufliessende verdünnte Lösung im Sumpf 3 mit dem Heizsystem 4 zum Kochen gebracht. Das über Kopf abgetriebene Dampfgemisch wird durch den Abscheider 5 getrocknet und gelangt über die Leitung 6 in die Wärmepumpe 7. Diese ist durch die Kraftmaschine 8 angetrieben. Das komprimierte Gemisch gelangt in das Heizsystem 4, wo es kondensiert und seine latente Wärme an die Lösung im Sumpf abgibt. Der Aufwand an Energie beschränkt sich dabei auf die Kompression, die ein vielfaches kleiner ist als die Verdlampfungswärme der aus der Blase entwickelten Dämpfe (Brüden). In Kaolorien ausgedrückt, kann der Aufwand 10- bis über 20mal kleiner sein.



   Das Kondensat aus der Heizvorrichtung 4, welches aus praktisch reinem Lösungsmittel besteht, wird über Leitung 4a zum Teil abgezogen, zum Teil als Rückfluss in die erste Kolonne und unter Umständen auch für die  zweite Kolonne über die Pumpe 9 und Leitung 12 zurückgeführt. Das Sumpfprodukt, das an Gehalt aller gelösten Produkte angereichert ist, wird über die Leitung 24 in die Destillationskolonne 11 gefördert. Die Blase 13 der Kolonne 11 wird durch Heizung 13 beheizt, wobei letztere über die Leitung 14 mit Dampf beheizt wird. Das vollständig von Lösungsmitteln befreite Produkt wird aus der Kolonne 11 über Leitung 25 entfernt und wenn nötig einer nicht gezeichneten Rektifikationskolonne zur weiteren Behandlung zugeführt. Die Brüden der Kolonne 11 werden über Kühler 16 verflüssigt als Rücklauf über Leitung 15 in die Kolonne 1 eingeführt.



  Der Dampfverbrauch in der Kolonne 11 ist der übliche für derartige Destillationsapparate.



   Der Gesamtdampfverbrauch ist gering, d. h. er beträgt nur etwa 10 % gegenüber einer Gesamtdestillation mit durchgehend direkter Dampfbeheizung.



   Es ist klar, dass je nach Siedepunkt des Lösungsmittels die erste Kolonne bei Normaldruck, Überdruck oder bei Vakuum betrieben werden kann. Wichtig ist, dass bei der jeweiligen Arbeitsweise der Druck in der ersten Kolonne und damit in der Saugleitung 6 der Wärmepumpe konstant gehalten wird. Um dies zu erreichen, wird in der Saugleitung vorteilhafterweise eine Reguliervorrichtung 20 eingebaut. Der Leistungsausgleich der Wärmepumpe 7 kann über eine   Umführung    19, in welchem die Reguliervorrichtung 20 eingebaut ist, erfolgen. Die Reguliervorrichtung 20 erhält ihre Impulse durch den parallel zur Saugleitung 6 der Wärmepumpe geschalteten Mengenmesser 21. Selbstverständlich kann die Regelung der Leistung der ersten Kolonne auch auf andere Art, z. B. durch eine variable Drosselung der Ableitung der Inertgase usw., erfolgen.



  Es ist vorteilhaft, um die Schwankungen der Wärmepumpe auszugleichen, anstelle des Reglers mit Umführung zur Wärmepumpe einen Regler 18 mit Umführung vor dem Abscheider 5 einzubauen, welcher bei der Solldrehzahl der Wärmepumpe mit Drosselung arbeitet.



  Zwischen Leitung 10 und Leitung 24 kann ein Abscheider 22 zur Separierung der inerten Gase, die über die Leitung 23 abgeführt werden, eingebaut sein.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Destillation des oder der Lösungsmittel aus verdünnten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Hauptmenge des Lösungsmittels durch Destillation in einer Kolonne entfernt, deren Beheizung durch die über eine Wärmepumpe komprimierten Brüden erfolgt, während die restliche fraktionierte Destillation anschliessend in mindestens einer mit Dampf beheizten Kolonne erfolgt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dlass der Betrieb der Kolonne mit Wärmepumpe ganz oder teilweise im Vakuum erfolgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der ersten Kolonne durchwegs im Überdruckgebiet erfolgt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der ersten Kolonne durch eine Regulierung in der Saugleitung der Wärmepumpe konstant gehalten wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckregulierung in der ersten Kolonne eine Umführung mit einer Regeleinrichtung zwischen der Saug- und Druckleitung der Wärmepumpe eingebaut ist, wobei die Regeleinrichtung über einen in der Saugleitung angebrachten Mengenmesser gesteuert wird.