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Dokumentenidentifikation DE60313250T2 03.01.2008
EP-Veröffentlichungsnummer 0001380328
Titel Wärmeintegrierte Destillationskolonne
Anmelder Kimura Chemical Plants Co., Ltd., Amagasaki, Hyogo, JP;
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Aso, Kazumasa, 2-chome, Amagasaki-shi, Hyogo, 660-8567, JP;
Nakanishi, Toshinari, 2-chome, Amagasaki-shi, Hyogo, 660-8567, JP;
Nakaiwa, Masaru, 1-Chome, Tsukuba-shi, Ibaraki, 305-8565, JP;
Takamatsu, Takeichirou, Kyoto, 606-0024, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60313250
Vertragsstaaten DE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.07.2003
EP-Aktenzeichen 030149736
EP-Offenlegungsdatum 14.01.2004
EP date of grant 18.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse B01D 3/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B01D 3/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, die derart ausgebildet ist, daß ein Vielfachrohr an beiden Enden mit einem Körpermantel über Rohrplatten verbunden ist, um dadurch einen Rohrinnenraum von jedem der Vielfachrohre von einem Rohraußenraum von diesen im Inneren des Körpermantels zu trennen. Jeder Rohrinnenraum und Rohraußenraum ist mit Einlässen und Auslässen für Gase und Flüssigkeiten versehen.

Es wird eine Differenz beim Betriebsdruck zwischen dem Rohrinnenraum und dem Rohraußenraum gebildet, um dadurch einen Unterschied in der Betriebstemperatur zwischen diesen zu erzeugen, und Wärme wird von einer Seite höheren Drucks zu einer Seite niedrigeren Drucks übertragen, wobei eine Wand von jedem der Vielfachrohre als Wärmeübertragungsfläche verwendet wird, so daß die Seite höheren Drucks zu einem Anreicherungsbereich wird und die Seite niedrigeren Drucks zu einem Abstreif- bzw. Strippbereich wird.

Stand der Technik

Eine Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau ist als Vorrichtung bekannt, die zu einem Prozeß mit besseren Energieeinspareigenschaften führt. Sie weist eine Kolonne mit niedrigerem Druck und eine Kolonne mit höherem Druck auf, wobei zwischen diesen ein Wärmeaustausch erfolgt, so daß die Notwendigkeit umgangen wird, daß dem Prozeß Wärme zugeführt oder Wärme aus dem Prozeß abgeführt wird. Es ist wissenschaftlich anerkannt, daß dieser Prozeß unter dem Gesichtspunkt der Steigerung der Energieeinsparung bei einem Destilliervorgang die vielversprechendste Verfahrensweise darstellt.

Ferner ist eine Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau vorgeschlagen worden, bei der ein Vielfachrohr an beiden Enden mit einem Körpermantel über Rohrplatten verbunden ist, um dadurch einen Rohrinnenraum des Vielfachrohrs von einem Rohraußenraum von diesem im Inneren des Körpermantels zu trennen. Der Rohrinnenraum und der Rohraußenraum sind mit Einlässen und Auslässen für Gase und Flüssigkeiten versehen.

Bei dem Betriebsdruck zwischen dem Rohrinnenraum und dem Rohraußenraum wird eine Differenz erzeugt, so daß die Betriebstemperatur zwischen diesen unterschiedlich ist, und Wärme wird von einer Seite höheren Drucks zu einer Seite niedrigeren Drucks übertragen, wobei eine Wand des Vielfachrohrs als Wärmeübertragungsfläche verwendet wird und dadurch eine Destillierkolonne geschaffen wird, bei der die Seite höheren Drucks als Anreicherungsbereich dient und die Seite niedrigeren Drucks als Abstreif- bzw. Strippbereich dient (JP-A-8-66601).

Wie in den 4(a) und 4(b) gezeigt ist, weist diese Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau einen Körpermantel 1 und ein Vielfachrohr (Rohr) 25 auf, das in den Körpermantel 1 eingeführt ist und an seinen beiden Enden mit dem Körpermantel 1 über Rohrplatten (eine obere Rohrplatte (eine obere Kolonnenrohrplatte) 3a und eine untere Rohrplatte (eine untere Kolonnenrohrplatte) 3b) verbunden ist, so daß der Rohrinnenraum 4 des Vielfachrohrs 25 von einem Rohraußenraum 5 von diesem getrennt ist und der Rohrinnenraum 4 als Anreicherungsbereich auf einer Seite höheren Drucks dient und der Rohraußenraum 5 als Abstreif- bzw. Strippbereich auf einer Seite niedrigeren Drucks dient (alternativ hierzu kann der Rohrinnenraum 4 auch als Strippbereich auf einer Seite niedrigeren Drucks verwendet werden und der Rohraußenraum 5 kann als Anreicherungsbereich auf einer Seite höheren Drucks verwendet werden.

Bei dieser Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau sind der Rohrinnenraum (der Anreicherungsbereich) 4 und der Rohraußenraum (der Abstreif- bzw. Strippbereich) 5 mit Füllmaterial gefüllt. Der obere Bereich des Körpermantels 1 ist mit einem Abstreifbereich-Flüssigkeitseinlaß 6 zum Zuführen von Flüssigkeit zu dem Rohraußenraum (dem Abstreif- bzw. Strippbereich) 5 sowie mit einem Abstreifbereich-Dampfauslaß 7 zum Abziehen von Dampf von dem Rohraußenraum (dem Strippbereich) 5 versehen.

Eine Endkammer 14a steht mit dem Rohrinnenraum (dem Anreicherungsbereich) 4 in Verbindung, und oberhalb der oberen Kolonnenrohrplatte 3a ist die Endkammer 14a mit einem Anreicherungsbereich-Flüssigkeitseinlaß 8 zum Zuführen von Flüssigkeit zu dem Rohrinnenraum (dem Anreicherungsbereich) 4 sowie mit einem Anreicherungsbereich-Dampfauslaß 9 zum Abziehen von Dampf von dem Rohrinnenraum (dem Anreicherungsbereich) 4 versehen.

Andererseits ist der untere Bereich des Körpermantels 1 mit einem Abstreifbereich-Dampfeinlaß 10 zum Zuführen von Dampf zu dem Rohraußenraum (dem Abstreif- bzw. Strippbereich) 5 sowie mit einem Abstreifbereich-Flüssigkeitsauslaß 11 zum Abziehen von Flüssigkeit aus dem Rohraußenraum (dem Strippbereich) 5 versehen. Eine Endkammer 14b steht mit dem Rohrinnenraum (dem Anreicherungsbereich) 4 in Verbindung, und unterhalb der unteren Kolonnenrohrplatte 3b ist die Endkammer 14b mit einem Anreicherungsbereich-Dampfeinlaß 12 zum Zuführen von Dampf zu dem Rohrinnenraum (dem Anreicherungsbereich) 4 sowie mit einem Anreicherungsbereich-Flüssigkeitsauslaß 13 zum Abziehen von Flüssigkeit von dem Rohrinnenraum (dem Anreicherungsbereich) 4 versehen.

Bei einer solchen Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, wie sie in 2 schematisch dargestellt ist, wird eine Lösung, die sich unter Berücksichtigung ihrer Konzentration auf der Temperatur ihres Siedepunktes befindet, an der Kolonnenoberseite des Strippbereiches 5 zugeführt, und an der Kolonnenoberseite des Anreicherungsbereiches 4 vorhandener Dampf wird als Produkt abgeführt.

Ferner wird an der Kolonnenoberseite vorhandener Dampf von dem Strippbereich 5 über einen Kompressor 21 zu dem Kolonnenboden des Anreicherungsbereiches 4 der Seite höheren Drucks geleitet. Ein Teil der am Kolonnenboden vorhandenen Flüssigkeit des Strippbereiches 5 wird als "Bodensatz" nach außen ausgeleitet, während der Rest der Flüssigkeit über einen Aufkocher 22 zu dem Kolonnenboden des Strippbereiches 5 zurückgeführt wird.

Außerdem wird eine vorbestimmte Menge der am Kolonnenboden vorhanden Flüssigkeit aus dem Anreicherungsbereich 4 über ein Druckreduzierventil 23 dem Strippbereich 5 zugeführt.

Hinsichtlich der in dieser Weise ausgebildeten Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau erzielt man den niedrigsten Energieverbrauch, wenn die Menge des zu der Oberseite des Anreicherungsbereiches ansteigenden Dampfes äquivalent zu dessen Menge (der Ausbeute) ist, die von der Säule als Produkt an der Oberseite abgeführt wird.

In diesem Fall wird die minimale Menge des Dampfes, der von dem Kolonnenboden des Anreicherungsbereiches nach oben steigt, aus einem theoretischen Mindest-Wiederverflüssigungsverhältnis berechnet. Diese Mindestmenge des Dampfes ist als Mindest-Dampfmenge anerkannt, die von dem Kompressor bei einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, die typischerweise in der in 2 dargestellten Weise ausgebildet ist, verarbeitet wird.

Während der Energieverbrauch bei einer allgemeinen Destillierkolonne, bei der kein Wärmeaustausch stattfindet, lediglich aus der Wärmemenge besteht, die in dem Aufkocher verbraucht wird (Energieverbrauch einer Wärmequelle, wie zum Beispiel eines Dampfbildners), benötigt eine Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau die Energie zum Antreiben des Kompressors zusätzlich zu der Wärmemenge, die in dem Aufkocher verbraucht wird.

Im allgemeinen wird elektrischer Strom als Energie zum Betreiben des Kompressors verwendet, wobei bei der Umwandlung von elektrischem Strom in Wärme (beispielsweise unter Verwendung eines Dampfbildners) aufgrund einer geringen Erzeugungseffizienz beispielsweise eines Dampfbildners, das Dreifache der erzeugten Wärmeenergie (kW) an elektrischer Energie (kW) erforderlich ist.

Der Energieverbrauch (E) einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau ist in der nachfolgenden Formel dargestellt. E = (Wärmemengen-Verbrauch (kW) in dem Aqufkocher) + 3 × (elektrischer Energieverbrauch (kW) in dem Kompressor).

Selbst wenn die Dampfmenge, die von dem Kolonnenboden des Anreicherungsbereiches nach oben ansteigt, auf ihr Minimum reduziert wird, hat der Kompressor somit einen hohen Energieverbrauch, wobei dieser einen hohen Prozentsatz des Energieverbrauchs insgesamt einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau darstellt. Es ist somit schwierig, den Energieverbrauch der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau insgesamt zu begrenzen.

Das Dokument EP 0 726 028, das als nächstkommender Stand der Technik betrachtet wird, offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Die vorliegende Erfindung soll das vorstehend geschilderte Problem lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, bei der eine geringere Dampfmenge von dem Kompressor verarbeitet wird, so daß sich eine Reduzierung des Energieverbrauchs durch den Kompressor ergibt und dadurch der Energieverbrauch der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau insgesamt verringern läßt.

Offenbarung der Erfindung

Eine Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, bei der ein Vielfachrohr mit einem Körpermantel über Rohrplatten verbunden ist, von denen eine an jedem Ende angeordnet ist, so daß der Rohrinnenraum von jedem Rohr in dem Vielfachrohr von dem Rohraußenraum getrennt ist.

Bei dem Rohraußenraum handelt es sich um einen Bereich, der von der Innenoberfläche des Körpermantels, den Außenoberflächen der Rohre, welche das Vielfachrohr bilden, und den gegenüberliegenden Seiten von jeder der Rohrplatten gebildet ist und einen ersten Destillierbereich oder Strippbereich in der Kolonne bildet und ferner mit einem Flüssigkeitseinlaß und einem Gaseinlaß sowie mit einem Flüssigkeitsauslaß und einem Gasauslaß versehen ist.

Jeder von den Rohrinnenräumen steht mit Endkammern in Fluidkontakt, welche an jedem Ende der Rohre in dem Vielfachrohr gebildet sind, wobei die Endkammern gebildet sind von der Innenoberfläche des Körpermantels und den gegenüberliegenden Seiten der Rohrplatten, welche den Rohraußenraum bilden.

Die Rohrinnenräume und die Endkammern bilden einen zweiten Destillierbereich oder Anreicherungsbereich in der Kolonne, der weiterhin mit einem Flüssigkeitseinlaß und einem Gaseinlaß sowie einem Flüssigkeitsauslaß und einem Gasauslaß versehen ist.

Ein Kompressor ist zwischen dem Gasauslaß des Abstreif- bzw. Strippbereiches und dem Gaseinlaß des Anreicherungsbereiches vorgesehen und bildet eine Einrichtung, um Gas zu komprimieren, das von dem Abstreif- bzw. Strippbereich in den Anreicherungsbereich strömt.

Die Wände von jedem der Rohre in dem Vielfachrohr bilden eine Wärmeübertragungsfläche zwischen den Bereichen des Rohrinnenraumes und des Rohraußenraumes. Eine Heizung ist an dem Lösungseingang vorgesehen, dessen Ausgang eine Zuführung für einen Gas-Flüssigkeits-Separator bildet, wobei der Gas-Flüssigkeits-Separator einen Ausgang, der mit dem Gaseinlaß des Anreichungsbereiches verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der über ein Druckreduzierventil mit dem Flüssigkeitseinlaß des Abstreif- bzw. Strippbereiches verbunden ist. Der Gas-Flüssigkeits-Separator ist dazu ausgelegt, Dampf von der Lösung dem Anreicherungsbereich sowie die verbleibende Flüssigkeit von der Lösung dem Abstreif- bzw. Strippbereich zuzuführen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, einschließlich der Details von Gas und Flüssigkeit, Energieverbrauch und dergleichen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer typischen Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich der Details von Gas und Flüssigkeit, Energieverbrauch und dergleichen;

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer herkömmlichen Destillierkolonne, bei der kein Wärmeaustausch erfolgt, einschließlich der Details von Gas und Flüssigkeit, Energieverbrauch und dergleichen; und

4 eine Darstellung zur Erläuterung einer grundlegenden Konstruktion einer typischen Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei

4(a) eine im Schnitt dargestellte Frontansicht zeigt und

4(b) eine Schnittdarstellung entlang einer Linie b-b der 4(a) zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Eigenschaften von diesem im folgenden ausführlich erläutert werden.

1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, einschließlich der Gas- und Flüssigkeitsströmung, des Energieverbrauchs und dergleichen. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine grundlegende Konstruktion dieser Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau ähnlich der in den 4(a) und 4(b) dargestellten Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau ist, wie diese bereits eingangs erläutert worden ist. Aus diesem Grund ist eine ausführliche Beschreibung der grundlegenden Konstruktion weggelassen, um Wiederholungen zu vermeiden. Statt dessen werden die Eigenschaften und Merkmale der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 erläutert.

Eine Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist derart ausgebildet, daß Wärme von einem Anreicherungsbereich 4 einer Seite höheren Drucks (wie zum Beispiel einem Rohrinnenraum) zu einem Abstreif- bzw. Strippbereich 5 auf einer Seite niedrigeren Drucks (wie zum Beispiel einem Rohraußenraum) übertragen wird.

Eine Lösung, die sich auf ihrem durch ihre Konzentration bestimmten Siedepunkt befindet, wird der Kolonnenoberseite des Strippbereiches 5 zugeführt, und an der Kolonnenoberseite vorhandener Dampf des Anreicherungsbereiches 4 wird als Produkt abgeführt.

Die Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau ist ferner derart ausgebildet, daß an der Kolonnenoberseite vorhandener Dampf von dem Strippbereich 5 über einen Kompressor 21 zu dem Kolonnenboden des Anreicherungsbereiches 4 geleitet wird, wobei ein Teil der am Kolonnenboden vorhandenen Flüssigkeit von dem Strippbereich 5 als Bodensatz ausgeleitet wird.

Die Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit einer Heizung (zum Beispiel einer Dampfheizung) 24 zum Verdampfen eines Teils einer Lösung durch Erhitzen versehen und ist ferner derart ausgebildet, daß Dampf, welcher von einem Teil der Lösung nach Erhitzung mittels der Heizung 24 verdampft ist, dem Kolonnenboden des Anreichungsbereiches 4 zugeführt wird, nachdem der Nebel von diesem in einem Gas-Flüssigkeits-Separator 26 separiert worden ist. Die unverdampfte Lösung wird der Kolonnenoberseite des Strippbereiches 5 über ein Druckreduzierventil 23 zugeführt.

Bei der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird aufgrund der Tatsache, daß Dampf nach dem Komprimieren des Dampfes von der Kolonnenoberseite des Strippbereiches 5 durch den Kompressor 21 der Kolonnenbodenseite des Anreicherungsbereiches 4 zugeführt wird und Dampf, der von einem Teil der Lösung durch Erhitzen verdampft ist, der Kolonnenbodenseite des Anreicherungsbereiches 4 zugeführt wird, der Energieverbrauch (elektrischer Energieverbrauch) durch den Kompressor 21 um einen größeren Betrag vermindert als die Energie (Wärmemengenverbrauch), die von der Heizung 24 benötigt wird. Dies führt zu einer Energieeinsparung für die Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau insgesamt.

1 veranschaulicht die Menge an Gas und Flüssigkeit, die in dem Anreicherungsbereich 4 und dem Strippbereich 5 nach oben steigen und nach unten sinken, sowie die durch den Kompressor 21 und die Heizung 24 verbrauchte Energie (elektrischer Energieverbrauch). Dies gilt für einen Fall, in dem der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Lösung bestehend aus 180 kmol/h Benzol und 180 kmol/h Toluol (360 kmol/h insgesamt) zugeführt wird, so daß 180 kmol/h Benzol als Produkt und 180 kmol/h Toluol als Bodensatz gewonnen werden. Im Hinblick auf 1 ist darauf hinzuweisen, daß die in Klammern angegebenen Werte der Menge an Gas und Flüssigkeit in der Einheit kmol/h angegeben sind.

Für Vergleichszwecke veranschaulicht 2 die Menge an Gas und Flüssigkeit, die in dem Anreicherungsbereich 4 und dem Strippbereich 5 nach oben steigen und nach unten sinken, sowie die in dem Kompressor 21 und einem Aufkocher 22 verbrauchte Energie (elektrischer Energieverbrauch) bei einer typischen Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, wie diese im Stand der Technik beschrieben worden ist. Diese Destillierkolonne besitzt keine "derartige Konstruktion, daß der von einem Teil einer Lösung verdampfte Dampf der Kolonnenbodenseite eines Anreichungsbereiches zugeführt wird".

Ferner veranschaulicht 3 die Menge an Gas und Flüssigkeit, die in dem Anreicherungsbereich 4 und dem Strippbereich 5 nach oben steigen und absinken sowie die in dem Aufkocher 22 verbrauchte Energie (Wärmeenergieverbrauch) für eine herkömmliche Destillierkolonne, bei der kein Wärmeaustausch stattfindet.

Wie in 3 gezeigt ist, beträgt der Energieverbrauch (Wärmemengenverbrauch) des Aufkochers bei der herkömmlichen Destillierkolonne, bei der kein Wärmeaustausch stattfindet, 4000 kW.

Wie in 2 gezeigt ist, hat der Energieverbrauch (Wärmemengenverbrauch) in dem Aufkocher 22 einen Wert von 1370 kW, und der elektrische Energieverbrauch in dem Kompressor 21 beträgt 360 kW. Dies gilt für die typische Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau, die mit keiner Konstruktion versehen ist, bei der von einem Teil einer Lösung verdampfter Dampf der Kolonnenbodenseite eines Anreicherungsbereiches zugeführt wird.

Hierbei wird der Energieverbrauch (E) einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau durch folgende Formel ausgedrückt: E = (Wärmemengenverbrauch (kW) in dem Aufkocher) + 3 × (elektrischer Energieverbrauch (kW) in dem Kompressor) = 1370 kW + 3 × 360 kW = 2450 kW.

Es ist somit zu erkennen, daß eine Energieersparnis von 38,7 % gegenüber der herkömmlichen Destillierkolonne erzielt wird, bei der kein Wärmeaustausch erfolgt (und der Energieverbrauch 4000 kW beträgt). {(4000 kW – 2450 kW)/4000 kW} × 100 = 38,7 %.

Wie in 1 gezeigt ist, hat der Energieverbrauch (Wärmemengenverbrauch) in der Heizung 24 einen Wert von 1240 kW, und der elektrische Energieverbrauch in dem Kompressor 21 beträgt 320 kW. Dies gilt für die Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In diesem Fall wird der Energieverbrauch (E) einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau durch folgende Formel ausgedrückt: E = (Wärmemengenverbrauch (kW) in der Heizung) + 3 × (elektrischer Energieverbrauch (kW) in dem Kompressor = 1240 kW + 3 × 320 kW = 2200 kW.

Es ist somit erkennbar, daß eine Energieersparnis von 45,0 % gegenüber der herkömmlichen Destillierkolonne erzielt wird, bei der kein Wärmeaustausch stattfindet (und der Energieverbrauch 4000 kW beträgt). {(4000 kW – 2200 kW)/4000} × 100 = 45,0 %.

Die Verwendung der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt den Effekt, daß die Energieersparnis von 38,7 % auf 45,0 % im Vergleich zu der typischen Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau verbessert wird, bei der der von einem Teil der Lösung verdampfte Dampf nicht der Kolonnenbodenseite eines Anreicherungsbereiches zugeführt wird.

Da bei der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Dampf, der von einem Teil der Lösung verdampft ist, einem Anreicherungsbereich einer Seite höheren Drucks zugeführt wird, nimmt der elektrische Energieverbrauch bei einer Lösungs-Pumpe zum Zuführen der Lösung in einem gewissen Ausmaß zu. Diese Zunahme ist jedoch im Vergleich mit dem gesamten Energieverbrauch der Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau vernachlässigbar.

Der Fall der Destillation einer Lösung, die aus Benzol und Toluol besteht, ist vorstehend lediglich als ein Beispiel bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, daß die Arten der Lösungen keinen besonderen Einschränkungen unterliegen und die vorliegende Erfindung generell bei der Destillation einer aus verschiedenen Komponenten bestehenden Lösung verwendbar ist.

Ferner ist bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Verwendung des Rohraußenraumes als Abstreif- bzw. Strippbereich als Beispiel beschrieben worden. Alternativ hierzu ist die vorliegende Erfindung auch bei einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau anwendbar, die derart ausgebildet ist, daß der Rohrinnenraum als Abstreif- bzw. Strippbereich verwendet wird, wobei in diesem Fall ein ähnlicher Effekt wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erzielt werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist auch in anderen Punkten nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern es können verschiedene Anwendungen und Modifikationen im Umfang der vorliegenden Erfindung erfolgen, wie diese in den Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]
System mit einer Destillierkolonne mit thermisch integriertem Aufbau,

wobei ein Vielfachrohr (25) mit einem Körpermantel (1) über Rohrplatten (3a, 3b) verbunden ist, von denen eines an jedem Ende angebracht ist, so daß der Rohrinnenraum (4) von jedem Rohr in dem Mehrfachrohr (25) von dem Rohraußenraum (5) getrennt ist;

wobei der Rohraußenraum (5) ein Bereich ist, der von der Innenoberfläche des Körpermantels (1), den Außenoberflächen der Rohre, welche das Mehrfachrohr (25) bilden, und den gegenüberliegenden Seiten von jeder der Rohrplatten (3a, 3b) gebildet ist und einen ersten Destillierbereich oder Strippbereich in der Kolonne bildet und ferner mit einem Flüssigkeitseinlaß (6) und einem Gaseinlaß (10) sowie einem Flüssigkeitsauslaß (11) und einem Gasauslaß (7) versehen ist;

wobei jeder von den Rohrinnenräumen (4) mit Endkammern (14a, 14b) in Fluidkontakt steht, welche an jedem Ende der Rohre in dem Mehrfachrohr gebildet sind, wobei die Endkammern (14a, 14b) gebildet sind von der Innenoberfläche des Körpermantels (1) und den gegenüberliegenden Seiten der Rohrplatten (3a, 3b), welche den Rohraußenraum (5) bilden;

wobei die Rohrinnenräume (4) und die Endkammern (14a, 14b) einen zweiten Destillierbereich oder Anreicherungsbereich in der Kolonne bilden, der weiterhin mit einem Flüssigkeitseinlaß (8) und einem Gaseinlaß (12) sowie einem Flüssigkeitsauslaß (13) und einem Gasauslaß (9) versehen ist;

wobei ein Kompressor (21) zwischen dem Gasauslaß (10) des Abstreif- bzw. Strippbereiches und dem Gaseinlaß (8) des Anreicherungsbereiches vorgesehen ist und eine Einrichtung bildet, um Gas zu komprimieren, das von dem Abstreif- bzw. Strippbereich in den Anreicherungsbereich strömt;

wobei die Wände von jedem der Rohre in dem Mehrfachrohr (25) eine Wärmeübertragungsfläche zwischen den Bereichen des Rohrinnenraumes (4) und des Rohraußenraumes (5) bilden,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Heizung an dem Lösungseingang vorgesehen ist, dessen Ausgang eine Zuführung für einen Gas-Flüssigkeits-Separator (26) bildet, wobei der Gas-Flüssigkeits-Separator (26) einen Ausgang, der mit dem Gaseinlaß (12) des Anreicherungsbereiches verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, der über ein Druckreduzierventil (23) mit dem Flüssigkeitseinlaß (6) des Abstreif- bzw. Strippbereiches verbunden ist, wobei der Gas-Flüssigkeits-Separator dazu ausgelegt ist, Dampf von der Lösung dem Anreicherungsbereich sowie die verbleibende Flüssigkeit von der Lösung dem Abstreif- bzw. Strippbereich zuzuführen.
Destillierprozess unter Verwendung des Systems nach Anspruch 1,

wobei eine zu destillierende Lösung von der Heizung (24) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, so daß ein Teil der Lösung verdampft, diese Lösung dann durch einen Gas-Flüssigkeits-Separator (26) geleitet wird, von dem der eine Ausgang die siedende Lösung durch ein Druckreduzierventil (23) zu dem Fluideinlaß (6) des Abstreif- bzw. Strippbereiches leitet;

wobei Gas in dem Abstreif- bzw. Strippbereich durch den Abstreifbereich-Gasauslaß (7) strömt und durch einen Kompressor (21) hindurchgeht, der das Gas komprimiert, um für eine Gaszuführung mit höherem Druck zu dem Anreicherungsbereich über den Anreicherungsbereich-Gaseinlaß (12) zu sorgen, wobei Flüssigkeit in dem Abstreif- bzw. Strippbereich durch den Abstreifbereich-Flüssigkeitsauslaß (11) hindurchgeht und als Bodensatz gesammelt wird;

wobei Gas in dem Anreicherungsbereich durch den Anreicherungsbereich-Gasauslaß (9) hindurchgeht und als Produkt gesammelt wird, während Flüssigkeit in dem Anreicherungsbereich durch den Anreicherungsbereich-Flüssigkeitsauslaß (13) hindurchgeht und durch den Abstreifbereich-Flüssigkeitseinlaß (6) über das Druckreduzierventil (23) in den Anreicherungsbereich eingeleitet wird; und

wobei die Wände der Rohre in dem Mehrfachrohr (25) als Wärmeübertragungsflächen wirken und die Wärmeübertragung von dem Gas mit höherem Druck in dem Anreicherungsbereich unterstützen, um diese der Flüssigkeit und dem Gas in dem Abstreif- bzw. Strippbereich zuzuführen,

dadurch gekennzeichnet,

daß Gas in dem Gas-Flüssigkeits-Separator (26) in den Anreicherungsbereich über den Anreicherungsbereich-Gaseinlaß (12) eingeleitet wird, so daß auf diese Weise die Temperatur der Flüssigkeit und des Gases in dem Anreicherungsbereich erhöht wird.






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