專利名稱：蒸餾原材料的方法和用于實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于蒸餾包含待蒸餾液體的原材料的方法，所述 方法利用氣密性、耐過壓和/或耐負壓的容器體系，所述容器體系包括 包含可以調(diào)溫的原材料的蒸發(fā)器，用于將已經(jīng)變成蒸汽、可調(diào)溫的液 體冷凝成冷凝物的冷凝器，以及連接蒸發(fā)器和冷凝器的蒸汽室。本發(fā) 明還涉及用于實施所述方法的裝置。
現(xiàn)有技術(shù)
利用所述裝置的蒸餾方法適用于分離液體，所述液體與其它液體 和/或固體混合例如形成分散體或乳液或者彼此是可溶的。 一種已知的 應(yīng)用是酒精蒸餾。在這種情況下，待蒸餾的液體是酒精，而在很多其 它應(yīng)用中，待蒸餾的液體是水。
大多數(shù)情況下，已知的方法使用包含互相連接的管道體系的復雜 設(shè)備作為冷凝器，例如在酒精的蒸餾中已知的那些。所述體系的缺點 一方面是復雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)，且另一方面是對原材料和冷凝器之間的高 溫差要求，這對于實現(xiàn)令人滿意的方法產(chǎn)率是必要的。達到這種高溫 差是非常昂貴的。
事實表明，如果蒸汽室盡可能不含雜質(zhì)氣體，則可以改善蒸餾方
法的效率。在W0 02/09837中描述了一種蒸餾裝置，其中應(yīng)從蒸汽室除 去雜質(zhì)氣體。這通過具有高性能和長運行時間的真空泵將介質(zhì)從水浴 中抽出而實現(xiàn)。遺憾的是，利用這種方法還將非常多的蒸汽與冷凝物 一起吸走。這一方面不必要地加重了泵的負擔，且另一方面通過這種 不斷的抽出將非常多的冷凝物一起抽出，則不再能用于能量回收。
在EP 0563628中介紹了另一種蒸餾裝置，其在冷凝器中利用不斷 運轉(zhuǎn)的真空泵產(chǎn)生吸取作用，從而將蒸汽從蒸發(fā)器抽到冷凝器。這種 方法一方面引入很多運行能量，另一方面在此也從蒸汽室抽出冷凝物，
6由此以熱的形式丟失了額外的能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種低能量的蒸餾方法，其在溫度差小 的情況下即達到高產(chǎn)率。另外，提供了一種成本有利的能運輸?shù)难b置， 其適用于實施所述方法。
所述目的通過獨立權(quán)利要求中描述的方法和裝置來實現(xiàn)。
本發(fā)明的要旨在于，在理想的壓力-溫度范圍內(nèi)實施所迷方法，其 中 一 方面以最佳方式進行蒸餾工藝，和另 一 方面通過從蒸汽室抽出有
價值的蒸汽而不浪費能量。
為此必須不斷監(jiān)控蒸汽室內(nèi)的壓力并且與由蒸汽室內(nèi)實際溫度確 定的飽和蒸汽壓比較。理想地，壓力在剛剛超過飽和蒸汽壓的狹窄范 圍內(nèi)。只要有雜質(zhì)氣體侵入，則壓力升高且工藝運行不是最令人滿意 的。那么一方面必須抽出氣體，因此所述工藝可以在最佳壓力區(qū)域內(nèi) 運行，另一方面必須有針對性地抽出雜質(zhì)氣體。這通過在冷凝路徑末 端抽出來實現(xiàn)，因為雜質(zhì)氣體聚集在那里。在抽出時必須繼續(xù)監(jiān)控壓 力。壓力不可以降至低于飽和蒸汽壓，否則將不能重新滿足最佳條件。 因此，只要壓力還稍高于飽和真氣壓，則必須提前停止抽出。在這種 情況下，在蒸汽室內(nèi)存在少量可容忍的剩余量的雜質(zhì)氣體，并且所述 工藝最佳地運行。只要沒有雜質(zhì)氣體侵入蒸汽室并且只要冷凝器內(nèi)的 溫度低于蒸發(fā)器內(nèi)的溫度，則所述工藝繼續(xù)非常有效地運行，而不需 要修正，特別是不需要泵出。
因此，對裝置的高度密封性提出了高要求。為了節(jié)約在尋找細小 的泄漏時的復雜工作，安全起見可以利用冷凝物埋藏所有重要位點， 特別是法蘭、泵等的區(qū)域。由此在有泄漏的情況下有一些冷凝物侵入 容器中，這不影響工藝。
利用根據(jù)本發(fā)明的工藝，蒸餾裝置的性能在極低能量消耗下是最 佳的。此外，蒸發(fā)器與冷凝器之間的溫度差可以保持很小，這對于很 多可以利用發(fā)電站廢熱的應(yīng)用可以帶來其它經(jīng)濟上的優(yōu)勢。
由從屬權(quán)利要求得出其它有利的實施方式。本發(fā)明的其它根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想在于，所述蒸餾裝置根據(jù)本發(fā)明
安置在容器，優(yōu)選IS0容器中。這樣的容器可以廉價地購買到，其特別
適用于運輸并且可以密封(無泄漏)地實施。


下面借助于附圖詳細說明本發(fā)明。附圖示出
圖l根據(jù)本發(fā)明的蒸餾裝置的示意圖2待蒸餾的液體的飽和蒸汽壓下的壓力-溫度圖表；
圖3多個根據(jù)本發(fā)明的蒸餾裝置的排列示意圖4從上面觀察，根據(jù)本發(fā)明的蒸餾裝置在容器中的示意圖。
本發(fā)明的實施方式
圖l示出根據(jù)本發(fā)明的蒸餾裝置的簡單實施方式。所述蒸餾裝置包 含容器體系l，其被分成下列區(qū)域蒸發(fā)器2，冷凝器3和蒸汽室6，其 中容器體系1必須耐過壓和/或耐負壓。蒸發(fā)器2內(nèi)存在包含待蒸餾的液 體Fd且可調(diào)溫的原材料4。所述冷凝器3接收同樣可調(diào)溫的冷凝物5，其 通過冷凝之后的蒸餾產(chǎn)生。所述原材料4以及冷凝物5還可以在容器體 系1之外調(diào)溫。
蒸汽室6將蒸發(fā)器2與冷凝器3連接起來。所述蒸汽室填充了待冷凝 的蒸汽Dk。這種蒸汽Dk通過蒸發(fā)來自蒸發(fā)器2的待蒸餾液體Fd而產(chǎn)生。 蒸汽室6裝配有用于測量在蒸汽室6內(nèi)出現(xiàn)的混合壓力pm的壓力傳感器 7，用于測量蒸汽室6內(nèi)出現(xiàn)的混合溫度Tm的溫度傳感器8，以及用于調(diào) 節(jié)，特別是降低蒸汽室6內(nèi)混合壓力pm的壓力調(diào)節(jié)器9。
為了實施蒸餾，首先使包含原材料4的蒸發(fā)器2達到第一溫度T1和 使冷凝器3達到更低的第二溫度T 2 。隨后測量混合壓力pm和混合溫度 Tm。由所測量的混合溫度Tm可以確定溫度Tm下的液體Fd的飽和蒸汽壓 ps。
飽和蒸汽壓是液體的特性。它描述了特定溫度下的最大蒸汽壓且 通?？s略地用蒸汽壓來表示。例如原子/分子從純的液體中逃逸到氣 相，直至在其中出現(xiàn)取決于物質(zhì)種類和平衡溫度的壓力。這種壓力就 是飽和蒸汽壓。當氣體與液體處于熱動力平衡時其占優(yōu)勢。在這種情
8況下，液體的蒸發(fā)在數(shù)量上等于氣體的冷凝。沒有一個相以消耗其它 相的方式下增加，由此兩相可以互相穩(wěn)定地存在。因此也就是動力學 平衡。
在圖2中給出了一種物質(zhì)的飽和蒸汽壓曲線10的實例(以壓力對溫 度的函數(shù)的形式)，其中物質(zhì)的液相位于曲線的左上區(qū)域，氣相位于 曲線的右下區(qū)域。相交換發(fā)生在飽和蒸汽壓曲線10的區(qū)域內(nèi)。常見物 質(zhì)的飽和蒸汽壓曲線是已知的并且可以在手冊中查到或通過公式內(nèi) 推。
確定了飽和蒸汽壓ps之后，決定額定壓力范圍ll。蒸汽室6內(nèi)的混 合壓力pm應(yīng)優(yōu)選位于這種額定壓力范圍11內(nèi)，在所述的混合溫度Tm下， 蒸餾因此是最佳的，也就是盡可能低能量和有效地運行。
額定壓力區(qū)域ll恰恰在飽和蒸汽壓曲線之上，因為其包括壓力升 高的雜質(zhì)氣體量。額定壓力通過如圖2所示的壓力下限pl和壓力上限p2 來限定。壓力下限pl理論上對應(yīng)飽和蒸汽壓ps，但是出于控制上的實 際原因設(shè)定超過飽和蒸汽壓ps至少O. 1 % 。壓力上限p2超過飽和蒸汽壓 ps最高6 % 。
首先對比混合壓力pm和額定壓力范圍ll。在工藝開始時，混合壓 力pm大大超過額定壓力范圍ll。在這種情況下，準確降低蒸汽室6內(nèi)的 壓力，直至混合壓力pm達到壓力下限pl。這優(yōu)選利用可以是泵的壓力 調(diào)節(jié)器9來進行。只要達到壓力限pl，就停止壓力調(diào)節(jié)器9。
只要冷凝器內(nèi)的原材料4具有高于混合溫度Tm的溫度Tl,則蒸餾自 動運行。因為氣體趨于與液體處于熱動力平衡，則促進了待蒸餾液體 Fd的蒸發(fā)。因為追求再次熱動力平衡，只要冷凝器的溫度T2低于混合 溫度Tm，則促進冷凝。
只要混合壓力pm不升高到超過壓力限p2 ，在壓力調(diào)節(jié)器9不介入的 情況下，即使在待蒸發(fā)或待冷凝的介質(zhì)溫度改變的情況下也自動出現(xiàn) 所追求的工藝最佳的混合壓力。
在蒸餾運行期間，持續(xù)監(jiān)控混合溫度Tm和混合壓力pm，直至混合 壓力pm達到壓力上限p2。壓力可以升高，因為例如容器體系l或裝置的
9其它部件不具有細小泄漏，雜質(zhì)氣體由此可以侵入蒸汽室6，或者因為 從裝置的其它物質(zhì)或從原材料4釋放雜質(zhì)氣體。只要混合壓力pm達到或 超過壓力上限p2，則蒸汽室6內(nèi)的壓力將通過接通壓力調(diào)節(jié)器，確切地 說接通泵9來降低。只要混合壓力達到壓力下限pl，可以再次關(guān)閉壓力 調(diào)節(jié)器9?，F(xiàn)在再次以最佳參數(shù)運行蒸餾。這個過程可以如此長時間地 進行，只要例如可以引入待蒸餾的混合物和導出冷凝物。
冷凝的量決定性地取決于雜質(zhì)氣體份額。蒸汽室內(nèi)幾個千分數(shù)的 雜質(zhì)氣體份額已經(jīng)可以將冷凝降低2 0至50%。因此不斷監(jiān)控混合壓力 且與額定壓力范圍ll對比。
已經(jīng)證實，雜質(zhì)氣體聚集在冷凝路徑的末端，因為其被氣流噴刷， 所述氣流從原材料4通過蒸汽室6流到冷凝物5，但是最后不能冷凝。因 此有利的是，在冷凝器3中的冷凝路徑的末端在在冷凝物5處直接抽出 蒸汽。以這種方式可以在降低混合壓力pm的情況下從容器體系l除去最 高濃度的雜質(zhì)氣體。另一方面應(yīng)注意的是，以小滴形式下落的冷凝物 不直接進入壓力調(diào)節(jié)器，確切的說泵9的抽去氣流中。這可以通過保護 擋板19來實現(xiàn)。
額定壓力范圍11在此過程中不應(yīng)離飽和蒸汽壓曲線10太近，否則
實有利的是，壓力下限pl優(yōu)選超過飽和蒸汽壓ps至少O. 2%且壓力上限 p2優(yōu)選超過飽和蒸汽壓ps最高4。/。。與傳統(tǒng)的蒸餾方法相反，根據(jù)本發(fā) 明的方法要監(jiān)控蒸汽室6內(nèi)占優(yōu)勢的混合壓力pm并且將其與額定壓力 范圍11對比，從而在需要時相應(yīng)地調(diào)節(jié)混合壓力pra。傳統(tǒng)的方法大多 數(shù)情況下從蒸汽室抽出氣體并且因此在位于飽和蒸汽壓ps之下的壓力 范圍內(nèi)運行，由此一方面必須消耗非常多能量，另一方面不必要地從 蒸汽室除去非常多能量上有價值的冷凝物。但是，本方法大多數(shù)時間 在不用真空泵的情況下運行，因為真空泵必須只是暫時且只有短時間 接通。
利用根據(jù)本發(fā)明的方法特別可以選擇很小的蒸發(fā)器2與冷凝器3之 間的溫度差T1-T2，并且優(yōu)選在l K和IO K之間，理想情況下在1K和3K之間。這是極大的能量優(yōu)勢，因為由此必須消耗少數(shù)能量來產(chǎn)生溫度 差。
通過擴大蒸發(fā)器2內(nèi)原材料4的表面和/或冷凝器3內(nèi)冷凝物5的表 面可以促進蒸發(fā)和/或冷凝。表面擴大可以例如通過分別精細噴射原材 料4或冷凝物5來實現(xiàn)。為此設(shè)置的蒸發(fā)器2和/或冷凝器3中的噴射單元 15的細噴嘴可以在每秒產(chǎn)生多個平方米的表面，在所述表面上產(chǎn)生蒸 汽或可以冷凝待冷凝的蒸汽Dk。所述噴射有利地是方向上定向地布置 的，從而實現(xiàn)蒸汽室6內(nèi)蒸汽的最佳充分混合。這很重要，以便在原材 料4和蒸汽室6內(nèi)的蒸汽之間實現(xiàn)盡可能大的熱傳導。由此提高效率并 且可以可靠地確定混合溫度Tm。否則或者額外可以在蒸汽室6內(nèi)設(shè)置閥 門16,以便實現(xiàn)所期望的蒸汽的充分混合。在蒸發(fā)器2—側(cè)的從導入管 線12到噴射單元15的區(qū)域內(nèi)的加熱設(shè)備13和在冷凝器3—側(cè)的在噴射 單元15的導入管線12區(qū)域內(nèi)的冷卻設(shè)備14負責實現(xiàn)蒸發(fā)器2和冷凝器3 內(nèi)的額定溫度T1和T2。溫度調(diào)節(jié)的單元13和14當然還可以直接設(shè)置在 原材料4和冷凝物5中。
表面擴大還可以通過在蒸發(fā)器2和/或冷凝器3內(nèi)引入增大面積的 多孔充填料來實現(xiàn)。這樣可以在冷凝器中實現(xiàn)混合蒸汽與冷凝物之間 的最大溫度等同。
另 一優(yōu)選的實施方式包括一個或更多個擋板17或分離小滴的填充 物，其避免了噴射的原材料4的小滴可以直接到達冷凝器3。相反，冷 凝物5的小滴也不應(yīng)到達蒸發(fā)器2。另外，混合器18可以混合原材料4 和/或冷凝物5，從而保持它們的表面溫度恒定。
在圖3中描述了具有其它效率上改進的裝置。所述改善通過在兩個 或更多個所述容器體系l， 1，， l"分階段實施所述方法來實現(xiàn)。每個容 器體系l， 1，， l"在不同的溫度范圍(Tl， T2)， (Tl，， T2， )， (Tl"， T2") 下運行。各個容器體系l， 1，， l"的溫度范圍互相不同，它們優(yōu)選彼此 相鄰。在第一容器體系1中所述方法例如在溫度T1-90X:和T2-80X:的溫 度下進行，其中蒸汽室內(nèi)的混合溫度例如設(shè)定為85X:。在第二容器體 系1，中將溫度設(shè)定為T1，-80'C和T2，-70X:，在第三容器體系l，，中溫度設(shè)定為T1"-70X:和T2，，-60。C等，且在最后的容器體系l"，中例如溫度 T1，"-40。C和T2，"-30。C。
用于調(diào)溫蒸發(fā)室2或冷凝室3溫度的能量優(yōu)選至少部分直接或間接 經(jīng)由換熱器從其它蒸發(fā)器2或冷凝器3的能量獲得，應(yīng)該改變它們的溫 度。
為了節(jié)約能量可以利用真空噴射泵進行雜質(zhì)氣體的釋放，所述真 空噴射泵或者利用同一階段或更冷階段的待噴射的冷凝物5，利用其它 階段的蒸汽，或者利用環(huán)境空氣來驅(qū)動。
在這樣的設(shè)置下，如果它們具有同樣的溫度，則可以通過例如將 換熱器20布置在冷凝物5和隨后的容器體系1或前面階段系列的原材料 4之間來簡單地實現(xiàn)。為此優(yōu)選使用板式換熱器。
不同容器體系l， 1，，…的蒸發(fā)器2和/或冷凝器3特別是可以互相 重疊地布置。特別適合的是冷凝器的水平布置和蒸發(fā)器的垂直布置。 各個容器部件之間必要的連接分別利用蒸汽管線實現(xiàn)。優(yōu)點特別在于
蒸餾的低能量方法，因為可以最佳地利用能量。所用的換熱器可以布 置在容器體系l內(nèi)部或外部。外部布置的原因首先是更容易清潔換熱 器。作為換熱器特別適合的是板式換熱器或管束。
為了保持低運行費用還有低購置成本，容器體系l和/或裝置的其 它部件，例如管道優(yōu)選完全或主要由廉價的塑料制造。
容器體系l必須優(yōu)選只在過壓或者負壓下穩(wěn)定，而不是在兩種情況 下都穩(wěn)定。這使得便宜地構(gòu)造容器體系l成為可能。例如可以由工業(yè)塑 料薄膜構(gòu)成，其支撐在布置于薄膜內(nèi)部或外部的固定骨架上。負壓不 必這樣強。對于水來說，5(TC下的絕對蒸汽飽和壓還有123毫巴(相對 -877毫巴)。因此對薄膜的耐裂強度的要求也在以合理的價格可得到 的材料范圍內(nèi)。
如果在超過100。C的溫度下運行，則必須在容器體系l中制造過壓， 以便開始運行根據(jù)本發(fā)明方法的蒸餾。在這種情況下，所述骨架必須 布置在所述薄膜外部。壓力調(diào)節(jié)器9在這種情況下是閥門，如果應(yīng)降低 壓力，則氣體可以從蒸汽室釋放到環(huán)境中。過壓可以通過泵或通過加
12熱設(shè)備產(chǎn)生。
如果應(yīng)在標準壓力周圍的范圍內(nèi)運行，還有在100。C范圍的水的情
況下，容器體系必須只有在過壓和負壓下同時穩(wěn)定。
所述方法可以間歇地進行或者連續(xù)地進行。在圖1中給出了為了填充和排空裝置的示意性流入和流出。
對所描述的方法重要的是準確地維持所要求的溫度-壓力比例。在理想狀況下，如果裝置根本沒有泄漏且只有很少容許量的雜質(zhì)氣體包
含在蒸汽室中，壓力調(diào)節(jié)器9在工藝開始之后必須完全不接通。 一旦建立了 (eingerichtet)，只要工藝參數(shù)保持在預先給定的范圍內(nèi)，也就是只要溫度梯度在T1和T2之間，則蒸餾工藝持續(xù)自動工作。如果所述裝置實際上沒有泄漏，則壓力調(diào)節(jié)器9必須在整個蒸餾持續(xù)時間內(nèi)的最高約1至5%的時間內(nèi)工作。在一些小的泄漏的情況下，壓力調(diào)節(jié)器9的使用時間在運行時間的3 %和50 %之間。
泄漏的嚴重問題是雜質(zhì)氣體的侵入。裝置的密封性非常重要，因為雜質(zhì)氣體極其少量的增加已經(jīng)對嚴重降低裝置的效率負責任。已經(jīng)證實，泵、管連接、法蘭和其它部件的市售質(zhì)量不夠如這里所要求的那樣沒有泄漏地工作。甚至高質(zhì)量的部件就此而言通常不夠滿足要求。另外，找到泄漏是消耗時間和昂貴的。為了阻止泄漏，可以埋藏所有包含涉及壓力的連接和接口的部件。這些部件包括其上安裝有法蘭的蒸發(fā)器2和冷凝器3的壁的部分，以及所有部件例如泵，傳感器，閥門，入口和出口以及其它法蘭。甚至可以埋藏整個裝置。
優(yōu)選利用相應(yīng)于冷凝物5的介質(zhì)來埋藏。通過埋藏保證了對所有不密封的位置絕對不可能進入雜質(zhì)氣體，而只有冷凝物。這絕對不干擾所述工藝，甚至不可察覺。通過所述埋藏，可以節(jié)省對裝置的密封性的持續(xù)控制，這可能非常復雜。
唯一必須強制性用于所述工藝的能量是用來制造不同的溫度T1和T2，以及用于保持溫度差，并且當應(yīng)該提高產(chǎn)率時，用于為了擴大表面將液體輸送到噴射單元的能量。
根據(jù)本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)的主要區(qū)別在于有控制地抽出雜質(zhì)氣體。所迷減壓在冷凝路徑的末端進行，從而不僅降低了壓力，而且除去了雜質(zhì)氣體。與已知的方法不同的是，只要這樣長時間地抽吸，直至雜質(zhì)氣體份額降至一定的極限值。這通過對比占優(yōu)勢的混合壓力
pm和在占優(yōu)勢的混合溫度Tm下得出的飽和蒸汽壓ps來監(jiān)控。如果混合壓力pm超過一定的界限值，例如超過飽和蒸汽壓psO. 1% ，則開始抽出，從而避免工藝運行惡化。 一方面具有較低壓力的工藝效率不佳，另一方面抽出消耗不必要的能量，另外蒸汽被從體系中除去，而蒸汽的能量不能再用在后面的階段中。，因此，工藝僅在很窄的壓力-溫度范圍內(nèi)最佳地運行，以便保證所述方法可以能量有效地進行。
所述工藝優(yōu)選在容器中進行，優(yōu)選在IS0容器(20或40英尺標準容器)中進行，其中存在所述裝置并且其可以是所述裝置的一部分。所述裝置從制造地到運行地點的運輸可以簡單和便宜的通過貨拒船或貨車來實現(xiàn)。另外，這也簡化了維修，因為如果在遠離人群的地點進行蒸餾，則可以方便地將容器再次裝上貨車拉到維修點。
圖4中說明的根據(jù)本發(fā)明的蒸餾裝置包含根據(jù)上述方法蒸餾原材料4的容器體系1，其具有至少一個冷凝器3，至少一個蒸發(fā)器2和至少一個連接蒸發(fā)器2和冷凝器3的蒸汽室6。所述蒸餾裝置安置在容器21中，特別是IS0容器21中。容器21的部分，例如壁優(yōu)選同時作為容器體系l的部分起作用。因此，這樣的蒸餾裝置是整合在容器21內(nèi)的。這樣的容器21可便宜地購買到并且是高標準化的。另外，還有滿足了在此描述的要求的無泄漏容器21。蒸發(fā)器2和冷凝器3可以分開安置在不同的容器21中，通過連接地安裝在它們之上的蒸汽室6來連接，或者可以如圖4所示那樣分隔容器21。在容器21中還可以安置多個獨立的用于不同壓力和溫度階段的蒸發(fā)器2和/或冷凝器3，并且工藝有用地互相連接。
在圖4所示的布置中，容器21包括反應(yīng)器區(qū)域22，其中存在蒸發(fā)器2和冷凝器3，埋藏區(qū)域23，其中存在涉及壓力的部件例如泵、閥門、傳感器和法蘭，以及用于未被埋藏的電子部件25的維護區(qū)域24。所述維護區(qū)域24能夠?qū)崿F(xiàn)操控和維修所述裝置。在容器21內(nèi)部的布置還可以選擇性地調(diào)節(jié)。特別地蒸汽室6可以直 接在蒸發(fā)器2與冷凝器3之間的分隔壁內(nèi)通過開口或通道來形成。具有 接口的埋藏區(qū)域23還可以布置在容器21的上部區(qū)域內(nèi)。作為另一選擇, 蒸發(fā)器2和冷凝器3的位置還可以是互相重疊的。
對于具有較高容量的蒸餾裝置，根據(jù)本發(fā)明還可以互相重疊地或 并排地布置多個互相連接的容器。
附圖標記 1容器體系
2蒸發(fā)器
3冷凝器
4原材料
5冷凝物
6蒸發(fā)室
7壓力傳感器
8溫度傳感器
9調(diào)節(jié)器(泵和/或閥門)
10蒸汽壓曲線
11額定壓力范圍
12管線
13加熱設(shè)備
14冷卻i殳備
15噴射單元
16通風i殳備
17擋板
18混合器
19保護擋板
20換熱器
21容器23埋藏區(qū)域
24維護區(qū)域
25電子部件
pm蒸發(fā)室內(nèi)的混合壓力
ps飽和蒸汽壓
Tm蒸發(fā)室內(nèi)的混合溫度
Tl蒸發(fā)器內(nèi)的溫度
T2冷凝器內(nèi)的溫度
Fd待蒸餾的液體
Dk待冷凝的蒸汽
V用于調(diào)節(jié)壓力的泵和/或閥門
權(quán)利要求
1、蒸餾包含待蒸餾的液體Fd的原材料(4)的方法，所述方法使用氣密性、耐過壓和/或耐負壓的容器體系(1)，所述容器體系(1)包括包含可以調(diào)溫的原材料(4)的蒸發(fā)器(2)，用于將已經(jīng)變成蒸汽的、可調(diào)溫的液體Fd冷凝成冷凝物(5)的冷凝器(3)，以及連接蒸發(fā)器(2)和冷凝器(3)的蒸汽室(6)，其中所述蒸汽室(6)裝配有用于測量其中出現(xiàn)的混合壓力pm的壓力傳感器(7)，用于測量其中出現(xiàn)的混合溫度Tm的溫度傳感器(8)，以及壓力調(diào)節(jié)器(9)，所述方法的特征在于下列方法步驟，a)使包含原材料(4)的蒸發(fā)器(2)達到第一溫度T1并使冷凝器(3)達到更低的第二溫度T2；b)測量混合壓力pm和混合溫度Tm；c)在所測量的混合溫度Tm下確定所述液體Fd的飽和蒸汽壓ps；d)確定額定壓力范圍(11)，其通過超過飽和蒸汽壓ps至少0.1％的壓力下限p1和超過飽和蒸汽壓ps最高6％的壓力上限p2來限定；e)將混合壓力pm與額定壓力范圍(11)對比；f)通過壓力調(diào)節(jié)器(9)如此長時間地將混合壓力pm準確降低，直至達到壓力下限p1；g)重復步驟a)至e)，直至混合壓力pm達到壓力上限p2；h)重復步驟f)和g)，直至應(yīng)停止蒸餾；其中在步驟f)中壓力下降時，在冷凝器(3)中冷凝路徑末端抽出氣體，以便將盡可能多的雜質(zhì)氣體從容器體系(1)中除去。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，所述壓力下限pl超過所 述飽和蒸汽壓ps至少O. 2。/。且所述壓力上限p2超過所述飽和蒸汽壓ps 最高4%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)器(2)與 所述冷凝器(3)之間的溫度差T1-T2在1和10 K之間，優(yōu)選在1和3 K 之間。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，將蒸發(fā)器(2 ) 中的原材料(4)的表面和/或冷凝器(3)中的冷凝物(5)的表面擴 大。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，通過噴射原材料(4)和 /或冷凝物(5)實現(xiàn)所述表面擴大。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述噴射是方向上定向 的，以便達到原材料(4)與蒸汽室(6)中的蒸汽之間最大可能的熱 傳導。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，通過引入擴大面積的多孔充填料實現(xiàn)所述表面擴大。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項的方法，其特征在于，擋板(17) 阻止了被噴射的原材料(4)的小滴可以直接到達冷凝器(3)。
9、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，優(yōu)選通過通 風設(shè)備(16)將蒸汽室(6)中的蒸汽分布充分混合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，所述通風設(shè)備的運行通 過所噴入的待蒸發(fā)介質(zhì)的物質(zhì)流或所噴入的冷凝物來進行。
11、 根據(jù)引用權(quán)利要求5的前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征 在于，步驟f)中的雜質(zhì)氣體釋放通過真空噴射泵進行，所述真空噴射 泵或者利用同一階段或更冷的階段的待噴射冷凝物(5)，利用另一階 段的蒸汽，或者利用環(huán)境空氣來驅(qū)動。
12、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，混合器(18) 將原材料(4)和/或冷凝物(5)混合，從而保持表面溫度恒定。
13、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，所述方法 在兩個或更多個這樣的容器體系(1，1，，…)中實施，其中單個容器體 系(1，1，，…)的溫度范圍T1、 T2彼此鄰接。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，用于加熱蒸發(fā)器(2) 或冷凝器(3 )的能量至少部分地直接或間接經(jīng)由換熱器從其它蒸發(fā)器(2)或冷凝器(3)的能量獲得，它們的溫度將被改變。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13或14的方法，其特征在于，換熱器，特別是板式換熱器或管束在第一容器體系(1)的冷凝物(5)與其它容器體 系(1)的原材料(4)之間使它們的溫度平衡。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項的方法，其特征在于，不同容 器體系(l，l，，…)的蒸發(fā)器(2)和/或冷凝器(3)互相重疊地布置。
17、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，所述容器 體系(1 )和/或管道完全或主要由塑料構(gòu)成。
18、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，整個裝置 或裝置的一部分，特別是容器體系(1)的壁，在該壁上安裝有連接件， 和/或泵、閥門、傳感器、法蘭和/或其它涉及壓力的部件以埋藏方式 設(shè)置。
19、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，所述壓力 調(diào)節(jié)器(9)在步驟f)中運行蒸餾持續(xù)時間的最高50。/。，優(yōu)選最高3%。
20、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，所述蒸餾 在容器，特別是ISO容器中實施。
21、 用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法蒸餾原材料(4)的、 包含容器體系(1)的蒸餾裝置，所述容器體系包含冷凝器(3)、蒸 發(fā)器(2 )以及、連接蒸發(fā)器(2 )和冷凝器(3 )的蒸汽室(6 ),其 特征在于，所述蒸餾裝置安置在容器(21),特別是ISO容器中。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21的蒸餾裝置，其特征在于，所述蒸餾裝置這 樣整合在容器(21)中，使得容器的一部分，特別是壁，用作容器體 系(1)的部分。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21或22的蒸餾裝置，其特征在于，所述容器(21 ) 具有反應(yīng)器區(qū)域(22)，蒸發(fā)器(2)和冷凝器(3)位于該反應(yīng)器區(qū) 域(22)中，具有埋藏區(qū)域(23)，涉及壓力的部件例如泵(9)、閥 門、傳感器(7，8)和法蘭位于該埋藏區(qū)域中，以及具有可以實現(xiàn)用于 操控和維修所述裝置的用于電子部件25的維護區(qū)域(24)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21至23中任一項的蒸餾裝置，其特征在于，多 個容器(21)互相重疊或并排地布置并且彼此相連。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項的蒸餾裝置，其特征在于，在容器(21)中安置多個不同壓力階段和溫度階段的蒸發(fā)器(2)和冷凝 器(3)，并且以對工藝有用的方式彼此相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于蒸餾包含待蒸餾的液體Fd的原材料(4)的方法，所述方法利用氣密性、耐過壓和/或耐負壓的容器體系(1)，所述容器體系(1)包括包含可以調(diào)溫的原材料(4)的蒸發(fā)器(2)，用于將變成蒸汽且可調(diào)溫的液體Fd冷凝成冷凝物(5)的冷凝器(3)，以及連接蒸發(fā)器(2)和冷凝器(3)的蒸汽室(6)。本發(fā)明的目的在于，所述蒸汽室(6)中的蒸汽在可容忍的剩余量內(nèi)不含雜質(zhì)氣體。所述目的通過如下方式實現(xiàn)通過監(jiān)控和調(diào)節(jié)蒸汽室(6)中的壓力，使得蒸餾始終在接近待蒸餾的液體Fd的飽和蒸汽壓范圍內(nèi)進行。為此必須始終確定蒸汽室(6)中的壓力和溫度。如果壓力過高，則如此降低所述壓力，以便由此特別除去雜質(zhì)氣體。此外，本發(fā)明包括用于根據(jù)所述方法蒸餾的裝置，其中所述裝置安置在容器中。
文檔編號B01D3/00GK101663075SQ200880009739
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者馬庫斯·布賴恩德里, 馬庫斯·萊曼 申請人:馬庫斯·萊曼