+

WO2013135613A1 - Device for the rectificative separation of material mixtures - Google Patents

Device for the rectificative separation of material mixtures Download PDF

Info

Publication number
WO2013135613A1
WO2013135613A1 PCT/EP2013/054842 EP2013054842W WO2013135613A1 WO 2013135613 A1 WO2013135613 A1 WO 2013135613A1 EP 2013054842 W EP2013054842 W EP 2013054842W WO 2013135613 A1 WO2013135613 A1 WO 2013135613A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
plates
microstructure
mixture
microstructure apparatus
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/054842
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Marr
Lukas WIESEGGER
Original Assignee
Rolf Marr
Wiesegger Lukas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolf Marr, Wiesegger Lukas filed Critical Rolf Marr
Priority to ATA9001/2013A priority Critical patent/AT516938B1/en
Publication of WO2013135613A1 publication Critical patent/WO2013135613A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/26Multiple-effect evaporating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0063Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2210/00Heat exchange conduits
    • F28F2210/02Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for the rectificative separation of
  • Distillation as a method of separating hemic mixtures has long been known and well researched.
  • the mixture to be separated is heated so that individual components boil, pass through the steam space into other parts of the apparatus and are condensed there.
  • the distillation is used on a large scale. If the distillation is carried out for the separation of mixtures in a single apparatus by repeated evaporation and condensation in several stages, the evaporated and
  • Condensed streams are repeatedly brought to thermal equilibrium, it is called rectification.
  • the respective height of an apparatus or a column results, depending on the substance mixture to be separated, from the number of necessary separation stages times the height of a theoretical separation unit, the HETP value (height equivalent of theoretical plate) or the HTU value (height of transfer unit). If many separation stages are required, suitable equipment can reach considerable heights. For example, these are 50 m and more in columns, with all the resulting problems in terms of statics and stability. There was therefore no lack of attempts by special installations in columns, the height of a single stage and thus the entire
  • Fine chemicals that are characterized by high purity, thermal or optical instability provides this new technology essential over conventional methods Advantages.
  • Fine chemicals that are characterized by high purity, thermal or optical instability provides this new technology essential over conventional methods Advantages.
  • Fine chemicals that are characterized by high purity, thermal or optical instability provides this new technology essential over conventional methods Advantages.
  • Fine chemicals that are characterized by high purity, thermal or optical instability provides this new technology essential over conventional methods Advantages.
  • a gentle and effective microstructures ensure that are characterized by high purity, thermal or optical instability.
  • Micro process technology usual form of scale-up. In order to achieve higher throughputs than specified by the geometry, an external parallelization of several apparatuses is necessary, which greatly increases the capital expenditure.
  • the present invention now provides an apparatus in the form of a
  • Microstructure apparatus for the rectificative separation of a mixture of substances which has the following properties: Simple structure, cheap construction material, simple production, Easy increase of the capacity up to the industrial scale by "Equaling up”, low HETP and thus high number of separation stages with low overall height.
  • the present invention provides a microstructure apparatus for the rectificative separation of a mixture of matter comprising a plate I having a Has channel-shaped micro structure, and a plate II, which is mounted as a counterpart for the plate I, such that passages for the substance to be rectified mixture result, characterized in that the material from which the two plates I and II are made each have a thermal conductivity of 0.001 to 10 Wm ⁇ .K "1 , for example 0.01 to 10 Wm ⁇ .K " 1 .
  • An apparatus provided in accordance with the present invention is also referred to herein as an "apparatus according to (the present invention)".
  • a microstructure apparatus is an apparatus that has microstructures that
  • Microstructures are known from the microstructure principle.
  • rectificative separation or “rectification” in a process of the present invention is the multiple; complete or partial evaporation and condensation of a mixture of substances in order to achieve separation into individual components or the enrichment of individual components to understand.
  • the rectification is carried out by heating the mixture to a certain temperature and / or applying a suitable pressure.
  • the plates I and II which may for example also be designed block-shaped, arranged substantially horizontally to one another.
  • substantially horizontal in an apparatus according to the present invention is meant that the plates I and II are arranged to the base so that the liquid which is to be rectified can flow over the microstructure of the plate I, eg by means of gravity
  • the plates I and II are preferably arranged more or less vertically, for example practically perpendicular to the base surface in the apparatus, Preferably, the plates I and II are substantially parallel, for example, aligned practically parallel.
  • the microstructure in plate I is shaped in its entirety in a certain way, also referred to herein as "patterned", but has no profile Connection with the plate II and its profiling the cross-section of the channel-shaped passage for the substance to be rectified mixture, in which in operation of the
  • Microstructure apparatus vapor and liquid are located.
  • the surface of the plate II or its profile preferably has a distance to the liquid surface, e.g. as shown in Fig. 6c, a distance of s / 2.
  • s / 2 should be sufficiently large to prevent flooding of the apparatus.
  • the plate I is semicircular, rectangular, square, trapezoidal, triangular or elliptical, for example as shown in FIG. 8.
  • a semicircular, rectangular, square, trapezoidal, triangular or elliptical microchannel can be milled into a plate consisting of a material with a thermal conductivity of 0.001 to 10 Wm ⁇ K 1 .
  • the plate II has in particular a surface which favors a vortex formation in the steam, or causes.
  • the plate II has no profile or the plate II has a profile.
  • a profile in a plate in an apparatus according to the present invention is intended to mean that the surface of the plate has desired, irregular or regular elevations and depressions, for example, regular elevations and depressions
  • the waves may be configured differently, e.g.
  • the waves may be sinusoidal, trapezoidal or triangular units, or semi-elliptic or semicircular units in which semicircles are formed side by side on one side of a plane, or in which semicircles are interleaved, alternately on one and the other Side of a plane are formed.
  • a microstructure apparatus is characterized in a further aspect in that the plate II is designed so that it has a horizontal wave-like profile, in particular a profile, the sinusoidal, trapezoidal, or triangular units, or semi-elliptical or semicircular units in which semicircles are respectively formed side by side on one side of a plane, or in which semicircles are formed alternately on one side and on the other side of a plane, for example as in FIG Fig. 7 is shown.
  • a microstructure apparatus according to the present invention further contains off and
  • Inlets e.g. Drilling, for the substance to be rectified, or for the
  • Rectifying resultant substances or mixtures of substances e.g. the resulting steam, the distillate, the bottoms produced by the rectification of the mixture.
  • the substance mixture to be rectified or the substances or mixtures produced during rectification can be heated or cooled with the aid of one or more heat exchangers which are attached at a suitable location, preferably outside the microstructure apparatus, namely outside the inlets or outlets.
  • the plates I and II in a microstructure apparatus according to the present invention are tightly connected to each other in operation, in particular so connected that the connection can be released without destroying the apparatus Connecting the plates I and II only from the designated inputs and outlets can enter or exit.
  • the plates I and II are screwed together, including, for example, to the two plates I and II perforated plates, namely plates with holes for attachments, such as glands mounted and the two plates using
  • FIG. 1 shows by way of example how the two plates can be connected by means of such perforated plates.
  • Fig. 6c shows a possible embodiment of structuring or profiling of both plates in side view.
  • Fig. 6c mean
  • the index "L” refers to a disk I
  • the index "V” to a disk II in an apparatus according to the present invention.
  • a microstructure apparatus is characterized in that the depth and the width of the plates I and II are from 20 to 100 mm and the length is at least 80 mm, for example up to 10000 mm.
  • Exemplary dimensions of an apparatus according to the present invention may also be taken from the design drawings in Figures 6 ( Figures 6a to 6g) and Figures 9 ( Figures 9a and 9b).
  • the plates in an apparatus according to the present invention are said to be made of a material having good temperature resistance, low thermal conductivity and high
  • the material of the plate I should also a small Low thermal conductivity of the material is preferred to allow a large temperature gradient along the height of the plates,
  • Such material includes suitable glass, suitable plastics, and suitable ceramic materials. wherein glass and plastics, in particular plastics are preferred.
  • Suitable plastics, suitable glass or suitable ceramic materials in an apparatus according to the present invention are plastics, glass materials or ceramic materials which are stable at the temperatures of the rectification and resistant to the mixture of substances which is to be rectified and the individual components of the substance.
  • Plastics with low thermal conductivity are, in particular, plastics which have a thermal conductivity of 1 ⁇ m 2 K 2 and below, preferably of 0.3 ⁇ m 2 K 2 and below, for example from 0.001 to 1 ⁇ m 2 K 1 .
  • Suitable plastics include, for example, polyolefins, polyamides, polyesters,
  • Polyether, polyether ether ketones and polysulfones wherein, for example, polyether ether ketones such as PEEK and polysulfones (PSU) are particularly suitable.
  • Glass materials with low thermal conductivity are, in particular, those which have a thermal conductivity of 2 Wm ⁇ .K “1 , for example 1.5 Wm ⁇ .K “ 1 and below, preferably 0.3 Wm ⁇ .K “1 and below, for example from 0.001 to 2 Wm ⁇ .K “1 .
  • Suitable glass materials include, for example, a Li-Al-silicate glass, optionally with fractions of Ce and / or Ag ions, such as FOTURAN®, or glass material of alkali aluminum silicate, eg Gorilla Glass.
  • Ceramic materials with low thermal conductivity are in particular those which have a thermal conductivity of 7 Wm ⁇ .K “1 and below, preferably 0.001 to 7 Wm ⁇ .K " 1 .
  • Suitable ceramic materials include silicate ceramics, eg: Si0 2, etc.,
  • Oxide ceramics eg: Zr0 2 , A1 2 0 3 , etc.
  • non-oxide ceramics eg: SiC, Si 3 N 4 , Diamond, etc. a.
  • Suitable critical angle " ⁇ " between the liquid and the plate material eg
  • An apparatus preferably includes openings through which one can see inside the apparatus such that one can observe the microstructure of the apparatus. These openings are closed with a transparent "sight glass” which encloses the glass, eg normal window glass, but also transparent or semi-transparent plastics such as polysulfone (PSU) or polyethersulfone (PES)
  • PSU polysulfone
  • PES polyethersulfone
  • the sight glass can be at the front and at the opposite end of the two Plates mounted by means of perforated plates, for example screwed, for example, as shown in Fig. 1.
  • An apparatus according to the present invention can be designed as an amplifier column, as a stripping column, or as an amplifier and stripping column, for example according to the
  • a substance mixture G is completely vaporized by the heat exchanger W2 and introduced into the gap via the opening XI.
  • the more volatile components of the mixture G after entering the apparatus, flow as vapor in the gap between the downwardly flowing liquid and the plate II upwards. They reach the upper end of the gap between the plates I and II.
  • Via opening IX the steam passes into the heat exchanger W3, where it is condensed. Part of the now liquid phase is discharged as distillate. The remaining part enters the opening VII, is introduced into the apparatus at the upper end of the plate I and flows downwards as a liquid.
  • Components is a substance mixture G heated by the heat exchanger Wl to the boiling point at the selected pressure and introduced through the opening VII in the apparatus.
  • the less volatile components of the mixture flow as a liquid on the surface of the vertical plate I down. They reach the lower end of the gap.
  • Part of the liquid flowing through the opening VIII is discharged as bottom product B, the remaining part of the liquid is totally vaporized by the heat exchanger W2, introduced as vapor at the lower end of the gap between plates I and II in this gap and flows upwards as vapor ,
  • Mixture G after entering the apparatus, moves upwards as vapor in the gap between the liquid flowing downwards and the plate II. They reach the upper end of the gap between the plates I and II. Via opening IX, the steam passes through the heat exchanger W3, where it is condensed and discharged as distillate.
  • a substance mixture G is heated by the heat exchanger Wl to the boiling point at the selected pressure and introduced through the opening VI in the selected height i in the apparatus.
  • Substance mixtures flow as liquid on the surface of the vertical plate I down. They reach the lower end of the gap. Part of the liquid flowing through the opening VIII is discharged as bottom product B, the remaining part of the liquid is totally vaporized by the heat exchanger W2, introduced as vapor at the lower end of the gap between plates I and II in this gap and moves behind as vapor above. In this case, due to the surface structure of the plate II, an intensive contact between the vapor and the surface of the plate I flowing downwards
  • HETP value means the height of a theoretical separation unit (height equivalent of theoretical plate), which depends on various conditions and which is determined experimentally. Due to the intensive contact of
  • Liquid and vapor is achieved a very good separation of the upwardly flowing more volatile components from the flowing down less volatile components of the mixture, so that in an apparatus according to the invention a small height is achieved with good separation efficiency.
  • the capacity of the apparatus according to the invention is determined by the width b and the number of pairs of opposing plates I and II.
  • the quality of the separation of the substance mixture is determined by the height of the plate pairs H. It correlates with the number of theoretical plates of the apparatus.
  • the present invention provides an apparatus according to
  • the plates I and II parallelizations have horizontal (micro) structures, namely in that there are multiple channels / passages in the plates I and II plates in the apparatus, or that there are several plates I and II plates and multiple channels / passages in the apparatus.
  • the present invention provides an apparatus for the rectificative separation of a liquid mixture characterized by
  • Fig. 1 shows an overall schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention.
  • Fig. 2 shows a schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention as an amplifier column.
  • Fig. 3 shows a schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention as a stripping column.
  • Fig. 4 shows a schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention as an amplifier and output column, wherein the output column below the
  • Amplifier column is attached.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a vacuum rectification according to Example 2 of the present application.
  • Microstructure apparatus according to the present invention:
  • Fig. 6a shows schematically a possible steam distributor in the event that several units of plates I and II with profiles and multiple channels in the
  • Microstructure apparatus are present.
  • the diffuser area baffles, or no baffles included are present.
  • Fig. 6b shows schematically a bionic system for liquid distribution in the case where several units of plates I and II with profiles and multiple channels in the
  • Microstructure apparatus are present ..
  • Fig. 6c shows schematically a detail of the microstructure apparatus of Fig. 9a, namely the detail "DET" .
  • the dimensions are given in mm.
  • Fig. 6d shows schematically a microstructure apparatus according to the present invention, showing the two plates I and II in oblique view.
  • Fig. 6e shows schematically a plate II according to the present invention with the
  • Wave structure in an oblique angle Wave structure in an oblique angle.
  • Fig. 6f shows schematically the front view of plates I and II according to the present invention.
  • Fig. 6g shows schematically a plate I according to the present invention in an oblique view.
  • Fig. 7 shows schematically profile variants of the surface of the plate II according to the present invention, namely from left to right wave structures which are sinusoidal, trapezoidal, triangular, or elliptical or circular.
  • Fig. 8 shows various designs (structuring) of the plate I according to the present invention and thus forms of the microchannel formed on the plate I.
  • Figures 9 show schematically constructive representations of a
  • Microstructure apparatus according to the present invention:
  • Fig. 9a shows schematically a front view. All sizes are in "mm”.
  • Fig. 9b shows schematically a side view. All sizes are in "mm”.
  • Figures 10 show schematically constructive representations of a
  • Microstructure apparatus for higher throughputs with multiple channels and profiles on plates I and II:
  • Fig. 10a shows schematically the plate II with an amplifier column (top) and a
  • Fig. 10b shows schematically the plate I, wherein the amplifier column (top) and the
  • Fig. 10c shows schematically the plate I, wherein only one amplifier column or a
  • Fig. 1 to Fig. 10 mean
  • Var. 4n Variation 4 of plate II elliptical or circular units on one side of a plane next to each other
  • Var. 5n Variation 5 of plate II elliptical or circular units adjacent to one another, alternately on one side and on the other side of a plane
  • FIG. 2 An apparatus according to the present invention is outlined in FIG. Its application can be carried out as an amplifier column according to FIG. 2 or as a stripping column according to FIG. 3.
  • An apparatus according to the present invention can be realized from the following components:
  • Plate I and plate II are arranged so that their media leading surfaces (smooth or profiled) as shown in Fig. 6c at a selectable distance s / 2 are opposite.
  • the holes XI of the plate II and XII of the plate I are in a vertical position at the bottom of the apparatus.
  • the holes VII of the plate I and IX of the plate II are therefore located at the head of the apparatus.
  • the heights of plates II and I, I v and I L are usually the same and can be chosen according to Table 5. While the widths by and bL are within the range given in Table 5, the depths are based on the choice of throughput.
  • Example 1 In an apparatus as described in Example 1 is a mixture consisting of
  • Ratios of methanol and water at VIII and VII determined by density measurement.
  • FIG. 2 An apparatus according to the present invention is outlined in FIG. Its application can be carried out as an amplifier column according to FIG. 2 or as a stripping column according to FIG. 3.
  • the apparatus according to the present invention can be realized, for example, from the following components:
  • Plate I and Plate II are arranged so that their media leading surfaces (smooth or profiled) as shown in Figure 6c at a selectable distance s / 2
  • the holes XI of the plate II and XII of the plate I are in a vertical position at the bottom of the apparatus.
  • the holes VII of the plate I and IX of the plate II are therefore located at the head of the apparatus.
  • Bore VI on the plate I depending on the choice of the length of the amplifier column h 2 in a thereby resulting vertical distance, length of the output column h 1; be positioned to the liquid outlet area VIII.
  • the heights of plates II and I, I v and I L are usually the same and can be chosen according to Table 5. While the widths b v and bL are in the range according to Table 5, the depths are determined by the choice of the throughput.
  • Ratios of methanol and water at VIII and VII determined by density measurement. From the ratios were determined on the known boiling curve of methanol and water, the number of separation stages and thus the HETP (system pressure: 1 atm): The
  • Example 2 the apparatus of Example 2 is used and the system as shown in Fig. 5, evacuated.
  • an operating pressure of up to 0.01 [bar] can be set.
  • Phase contact zone according to Figure 6 parallelized. This procedure allows 2 to implement> 1000 such (micro) structures, whereby throughputs of 60 g / h to 100 kg / h can be realized.
  • a bionic system according to Fig. 6b is used for uniform distribution of the liquid in the (micro) structures at the head and inlet of the apparatus.
  • a specially developed steam distributor according to Fig. 6a which shows the structural design of this manifold schematically.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Abstract

The invention relates to a microstructured device for the rectificative separation of a material mixture, comprising a plate I which has a channel-shaped microstructure and a plate II which is attached as a mating piece for the plate I such that passages are produced for the material mixture to be rectificated. The invention is characterized in that the material which makes up both plates I and II has a thermal conductivity of 0.001 to 10 W.m-1.K-1. The invention also relates to the use of said microstructured device and to a method for separating material mixtures using such a device.

Description

Apparat für die rektifikative Trennung von Stoffgemischen  Apparatus for the rectificative separation of mixtures
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat für die rektifikative Trennung von The present invention relates to an apparatus for the rectificative separation of
Stoffgemischen, insbesondere einen Mikrostrukturapparat. Mixtures of substances, in particular a microstructure apparatus.
Die Destillation als Methode der Trennung hemischer Stoffgemische ist lange bekannt und gut erforscht. Dabei wird das zu trennende Gemisch erhitzt, sodass einzelne Komponenten sieden, über den Dampfraum in andere Teile des Apparates gelangen und dort kondensiert werden. Die Destillation wird in großem Maßstab angewandt. Wird die Destillation zur Trennung von Stoffgemischen in einem einzelnen Apparat durch mehrfaches Verdampfen und Kondensieren in mehreren Stufen durchgeführt, wobei die verdampften und Distillation as a method of separating hemic mixtures has long been known and well researched. The mixture to be separated is heated so that individual components boil, pass through the steam space into other parts of the apparatus and are condensed there. The distillation is used on a large scale. If the distillation is carried out for the separation of mixtures in a single apparatus by repeated evaporation and condensation in several stages, the evaporated and
kondensierten Stoffströme wiederholt ins thermische Gleichgewicht gebracht werden, spricht man von Rektifikation. Die jeweilige Höhe eines Apparates bzw. einer Kolonne ergibt sich, abhängig vom zu trennenden Stoffgemisch, aus der Anzahl der notwendigen Trennstufen mal der Höhe einer theoretischen Trenneinheit, dem HETP-Wert (height equivalent of theoretical plate) bzw. dem HTU-Wert (height of transfer unit). Sind viele Trennstufen erforderlich, erreichen geeignete Apparate erhebliche Bauhöhen. Beispielsweise betragen diese bei Kolonnen 50 m und mehr, mit allen daraus resultierenden Problemen bezüglich Statik und Stabilität. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, durch besondere Einbauten in Kolonnen die Bauhöhe einer einzelnen Stufe und damit des gesamten Condensed streams are repeatedly brought to thermal equilibrium, it is called rectification. The respective height of an apparatus or a column results, depending on the substance mixture to be separated, from the number of necessary separation stages times the height of a theoretical separation unit, the HETP value (height equivalent of theoretical plate) or the HTU value (height of transfer unit). If many separation stages are required, suitable equipment can reach considerable heights. For example, these are 50 m and more in columns, with all the resulting problems in terms of statics and stability. There was therefore no lack of attempts by special installations in columns, the height of a single stage and thus the entire
Apparates zu verringern. Geordnete Kolonnenpackungen erlauben es, die Bauhöhe einer einzelnen Trennstufe auf bis zu ca. 83 [mm] zu verringern (Sulzer-Packung - Typ CY), K. Sattler, Thermische Trennverfahren, 3. Auflage, 2001, Weinheim, Wiley-VCH. To reduce apparatus. Ordered column packings make it possible to reduce the overall height of a single separation stage up to about 83 [mm] (Sulzer packing - type CY), K. Sattler, thermal separation process, 3rd edition, 2001, Weinheim, Wiley-VCH.
Um sowohl prozess- als auch energieeffizient trennen zu können, bedarf es einer Erhöhung des Stoffaustausches und somit einer Reduktion des HTU-Wertes. Hier setzt die In order to be able to separate both process and energy-efficient, it is necessary to increase the mass transfer and thus to reduce the HTU value. This is where the
Mikrostrukturtechnik an, mit deren Hilfe die Stoffübertragung stark erhöht, das Microstructure technology, which greatly increases the mass transfer, the
Arbeitsvolumen reduziert und folglich der Apparat miniaturisiert werden kann. Dadurch ergeben sich neben Kostenreduktion sowohl im Betrieb als auch in der Investition viele weitere Vorteile wie Flexibilität und Mobilität. Gerade bei der Trennung von Reduced working volume and consequently the apparatus can be miniaturized. In addition to cost reduction both in operation and in investment, this results in many other advantages such as flexibility and mobility. Especially with the separation of
Feinchemikalien, die charakterisiert sind durch hohe Reinheit, thermische oder optische Instabilität liefert diese neue Technologie gegenüber konventioneller Methoden wesentliche Vorteile. Mikro strukturen gewährleisten neben einer schonenden und effektiven Fine chemicals that are characterized by high purity, thermal or optical instability provides this new technology essential over conventional methods Advantages. In addition to a gentle and effective microstructures ensure
Prozessierung der beteiligten Stoffe auch Sicherheit bei explosiven Substanzen aufgrund des geringen Arbeits volumens (hold-up). Processing of the substances involved also safety in the case of explosive substances due to the low working volume (hold-up).
Es liegen bislang nur wenige Konzepte zur Rektifikation in Mikro strukturen vor, wobei die meisten aber nicht industriell einsetzbar und als Forschungsarbeiten zu klassifizieren sind. Das Verfahren, das in US 7,305,850 beschrieben ist, besteht im wiederholten Verdampfen des zu trennenden Gemisches in Mikrokanälen, Trennen des Dampfes von der Flüssigkeit und Überführen des Dampfes und der Flüssigkeit in unterschiedliche Teile des Apparates, in denen Flüssigkeit und Dampf wiederum in Kontakt gebracht werden. Das Verfahren erfordert Apparate von hoher Komplexität, die entsprechend teuer und fehleranfällig im Betrieb sind. So far, there are only a few concepts for rectification in microstructures, although most are not industrially applicable and can be classified as research. The process described in US Pat. No. 7,305,850 involves repeatedly vaporizing the mixture to be separated in microchannels, separating the vapor from the liquid, and transferring the vapor and liquid to different parts of the apparatus in which liquid and vapor are in turn contacted , The process requires equipment of high complexity, which is correspondingly expensive and error-prone in operation.
In der WO 2009/080591 ist eine miniaturisierte Siebbodenkolonne beschrieben. Es wurde bei Trennversuchen verschiedener Stoffgemischen von 12 Trennstufen bzw. einen HETP- Wert von 10,8 mm berichtet. Nachteile dieser Bauweise sind neben den üblichen Nachteilen einer Siebbodenkolonne, wie etwa nicht schonende Stofftrennung bzw. hoher Druckverlust, die aufwändige Konstruktion, die notwendig ist, um einen Temperaturgradienten entlang des Apparates zu erzeugen. Ein weiterer großer Nachteil ist das enge Betriebsfenster hinsichtlich des Durchsatzes. Die Konstruktion ermöglicht kein Equalling up, die in der In WO 2009/080591 a miniaturized sieve tray column is described. It has been reported in separation tests of various mixtures of 12 plates or a HETP value of 10.8 mm. Disadvantages of this design, in addition to the usual disadvantages of a perforated plate column, such as non-gentle separation of substances or high pressure drop, the complex design that is necessary to produce a temperature gradient along the apparatus. Another major disadvantage is the narrow operating window in terms of throughput. The construction does not allow equalization up in the
Mikro Verfahrenstechnik übliche Form des Scale-ups. Um höhere Durchsätze erreichen zu können als durch die Geometrie vorgegeben, ist eine externe Parallelisierung mehrerer Apparate notwendig, was den Investitionsaufwand stark erhöht. Micro process technology usual form of scale-up. In order to achieve higher throughputs than specified by the geometry, an external parallelization of several apparatuses is necessary, which greatly increases the capital expenditure.
Die vorliegenden Erfindung stellt nun einen Apparat in der Form eines The present invention now provides an apparatus in the form of a
Mikrostrukturapparates für die rektifikative Trennung eines Stoffgemisches zur Verfügung, der folgende Eigenschaften hat: Einfacher Aufbau, billiges Konstruktionsmaterial, einfache Herstellung, Einfache Vergrößerung der Kapazität bis zum industriellen Maßstab durch „Equalling up", geringe HETP und dadurch hohe Trennstufenzahl bei geringer Bauhöhe. Microstructure apparatus for the rectificative separation of a mixture of substances, which has the following properties: Simple structure, cheap construction material, simple production, Easy increase of the capacity up to the industrial scale by "Equaling up", low HETP and thus high number of separation stages with low overall height.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Mikrostrukturapparat für die rektifikative Trennung eines Stoffgemisches zur Verfügung, umfassend eine Platte I, die eine kanalförmige Mikro struktur aufweist, und eine Platte II, die als Gegenstück für die Platte I angebracht ist, derart, dass sich Durchlässe für das zu rektifizierende Stoff gemisch ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem die beiden Platten I und II gefertigt sind jeweils eine thermische Leitfähigkeit von 0,001 bis 10 W.m^.K"1 aufweisen, beispielsweise 0.01 bis 10 W.m^.K"1. In one aspect, the present invention provides a microstructure apparatus for the rectificative separation of a mixture of matter comprising a plate I having a Has channel-shaped micro structure, and a plate II, which is mounted as a counterpart for the plate I, such that passages for the substance to be rectified mixture result, characterized in that the material from which the two plates I and II are made each have a thermal conductivity of 0.001 to 10 Wm ^ .K "1 , for example 0.01 to 10 Wm ^ .K " 1 .
Ein Apparat, der gemäß vorliegender Erfindung zur Verfügung gestellt wird, wird hier auch als„Apparat gemäß (nach) vorliegender Erfindung" bezeichnet. An apparatus provided in accordance with the present invention is also referred to herein as an "apparatus according to (the present invention)".
Ein Mikrostrukturapparat ist ein Apparat, der Mikrostrukturen aufweist, die A microstructure apparatus is an apparatus that has microstructures that
Transportvorgänge der Materie und der Wärme beeinflussen. Vom Prinzip der Mikrostruktur her sind Mikrostrukturapparate bekannt. Transport processes of matter and heat influence. Microstructures are known from the microstructure principle.
Unter„rektifikative Trennung" oder„Rektifikation" in einem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist das mehrfache; vollständige oder teilweise Verdampfen und Kondensieren eines Stoffgemisches, um eine Auftrennung in Einzelkomponenten oder die Anreicherung von Einzelkomponenten zu erreichen, zu verstehen. Je nach Stoffgemisch erfolgt die Rektifikation durch Erhitzen des Stoffgemisches auf eine bestimmte Temperatur und/oder Anlegen eines geeigneten Druckes. By "rectificative separation" or "rectification" in a process of the present invention is the multiple; complete or partial evaporation and condensation of a mixture of substances in order to achieve separation into individual components or the enrichment of individual components to understand. Depending on the mixture, the rectification is carried out by heating the mixture to a certain temperature and / or applying a suitable pressure.
In einem Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung sind die Platten I und II, die beispielsweise auch blockförmig gestaltet sein können, im wesentlich horizontal zueinander angeordnet. Unter„im wesentlichen horizontal" in einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung ist gemeint, dass die Platten I und II derart zur Grundfläche angeordnet sind, dass die Flüssigkeit, die rektifiziert werden soll, über die Mikrostruktur der Platte I fließen kann, z.B. mit Hilfe der Schwerkraft. Bevorzugt sind die Platten I und II mehr oder weniger senkrecht, z.B. praktisch senkrecht zur Grundfläche im Apparat angebracht. Bevorzugt sind die Platten I und II im wesentlichen parallel, z.B. praktisch parallel ausgerichtet. In a microstructure apparatus according to the present invention, the plates I and II, which may for example also be designed block-shaped, arranged substantially horizontally to one another. By "substantially horizontal" in an apparatus according to the present invention is meant that the plates I and II are arranged to the base so that the liquid which is to be rectified can flow over the microstructure of the plate I, eg by means of gravity The plates I and II are preferably arranged more or less vertically, for example practically perpendicular to the base surface in the apparatus, Preferably, the plates I and II are substantially parallel, for example, aligned practically parallel.
In einem Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung ist die Mikrostruktur in der Platte I in ihrer Gesamtheit in bestimmter Weise geformt, hierin auch als„strukturiert" bezeichnet, weist aber kein Profil auf. Die Platte I legt durch ihre Strukturierung in Verbindung mit der Platte II und deren Profilierung den Querschnitt des kanalförmigen Durchlasses für das zu rektifizierende Stoffgemisch fest, in dem sich im Betrieb der In a microstructure apparatus according to the present invention, the microstructure in plate I is shaped in its entirety in a certain way, also referred to herein as "patterned", but has no profile Connection with the plate II and its profiling the cross-section of the channel-shaped passage for the substance to be rectified mixture, in which in operation of the
Mikrostrukturapparates Dampf und Flüssigkeit befinden. Die Oberfläche der Platte II bzw. deren Profil weist bevorzugt einen Abstand zur Flüssigkeitsoberfläche auf, z.B. wie in der Fig. 6c gezeigt, einen Abstand von s/2. Je nach Stoffeigenschaften und Durchsatz soll s/2 hinreichend groß sein, um eine Flutung des Apparates zu verhindern. Microstructure apparatus vapor and liquid are located. The surface of the plate II or its profile preferably has a distance to the liquid surface, e.g. as shown in Fig. 6c, a distance of s / 2. Depending on the material properties and throughput, s / 2 should be sufficiently large to prevent flooding of the apparatus.
Ein Apparat gemäß vorliegender Erfindung ist in einem weiteren Aspekt dadurch An apparatus according to the present invention is thereby in another aspect
gekennzeichnet, dass die Platte I halbkreisförmig, rechteckig, quadratisch, trapezförmig, dreieckig oder elliptisch strukturiert ist, beispielsweise wie in Fig. 8 gezeigt. in that the plate I is semicircular, rectangular, square, trapezoidal, triangular or elliptical, for example as shown in FIG. 8.
Dazu kann beispielsweise in eine Platte, bestehend aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von 0,001 bis 10 W.m ^K 1 ein halbkreisförmiger, rechteckiger, quadratischer, trapezförmiger, dreieckiger oder elliptischer Mikrokanal eingefräst werden. For this purpose, for example, a semicircular, rectangular, square, trapezoidal, triangular or elliptical microchannel can be milled into a plate consisting of a material with a thermal conductivity of 0.001 to 10 Wm ^ K 1 .
Die Platte II weist insbesondere ein Oberfläche auf, die eine Wirbelbildung im Dampf begünstigt, bzw. bewirkt. In einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung weist die Platte II kein Profil auf, oder die Platte II weist ein Profil auf. The plate II has in particular a surface which favors a vortex formation in the steam, or causes. In an apparatus according to the present invention, the plate II has no profile or the plate II has a profile.
„Ein Profil" in einer Platte in einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung soll bedeuten, dass die Oberfläche der Platte gewünschte, unregelmäßige oder regelmäßige Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, z.B. regelmäßige Erhöhungen und Vertiefungen, die "A profile" in a plate in an apparatus according to the present invention is intended to mean that the surface of the plate has desired, irregular or regular elevations and depressions, for example, regular elevations and depressions
beispielsweise eine wellenartige Form aufweisen könne, wobei die Wellen For example, could have a wave-like shape, the waves
verschiedenförmig ausgestaltet sein können, z.B. können die Wellen sinusförmige, trapezförmige, oder dreieckförmige Einheiten, oder halbelliptische oder halbkreisförmige Einheiten, in denen Halbkreise bzw. Halbellipsen jeweils auf einer Seite einer Ebene nebeneinander geformt sind, oder in denen Halbkreise bzw. Halbellipsen aneinander, abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seiten einerEbene geformt sind, aufweisen. may be configured differently, e.g. For example, the waves may be sinusoidal, trapezoidal or triangular units, or semi-elliptic or semicircular units in which semicircles are formed side by side on one side of a plane, or in which semicircles are interleaved, alternately on one and the other Side of a plane are formed.
Ein Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung ist in einem weiteren Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass die Platte II derart gestaltet, dass sie ein horizontales wellenartiges Profil aufweist, insbesondere ein Profil, das sinusförmige, trapezförmige, oder dreieckförmige Einheiten, oder halbelliptische oder halbkreisförmige Einheiten, in denen Halbkreise bzw. Halbellipsen jeweils auf einer Seite einer Ebene nebeneinander geformt sind, oder in denen Halbkreise bzw. Halbellipsen abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seiten einerEbene geformt sind, aufweist, beispielsweise wie in Fig. 7 gezeigt. A microstructure apparatus according to the present invention is characterized in a further aspect in that the plate II is designed so that it has a horizontal wave-like profile, in particular a profile, the sinusoidal, trapezoidal, or triangular units, or semi-elliptical or semicircular units in which semicircles are respectively formed side by side on one side of a plane, or in which semicircles are formed alternately on one side and on the other side of a plane, for example as in FIG Fig. 7 is shown.
Ein Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung enthält weiterhin Aus- und A microstructure apparatus according to the present invention further contains off and
Einlässe, z.B. Bohrungen, für das zu rektifizierende Stoff gemisch bzw. für die beim Inlets, e.g. Drilling, for the substance to be rectified, or for the
Rektifizieren entstehenden Stoffe oder Stoff gemische, z.B. den entstehenden Dampf, das Destillat, das Bodenprodukt, die beim Rektifizieren des Stoffgemisches entstehen. Rectifying resultant substances or mixtures of substances, e.g. the resulting steam, the distillate, the bottoms produced by the rectification of the mixture.
Das zu rektifizierende Stoffgemisch bzw. die beim Rektifizieren entstehenden Stoffe oder Stoffgemische können mit Hilfe einer oder mehrere Wärmeaustauscher, die an einer geeigneten Stelle, bevorzugt außerhalb der Mikrostrukturapparatur, nämlich außerhalb der Ein- bzw. Auslässe angebracht sind, erwärmt oder gekühlt werden. The substance mixture to be rectified or the substances or mixtures produced during rectification can be heated or cooled with the aid of one or more heat exchangers which are attached at a suitable location, preferably outside the microstructure apparatus, namely outside the inlets or outlets.
Die Platten I und II in einem Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung sind im Betrieb miteinander dicht verbunden, insbesondere so verbunden, dass man die Verbindung ohne den Apparat zu zerstören auch wieder lösen kann.„Dicht verbunden" soll dabei bedeuten, dass Flüssigkeit und Dampf nach dem Verbinden der Platten I und II nur aus den vorgesehenen Ein- bzw. Auslässen ein- oder austreten können. The plates I and II in a microstructure apparatus according to the present invention are tightly connected to each other in operation, in particular so connected that the connection can be released without destroying the apparatus Connecting the plates I and II only from the designated inputs and outlets can enter or exit.
Insbesondere sind die Platten I und II miteinander verschraubt, wozu beispielsweise an die beiden Platten I und II Lochplatten, nämlich Platten mit Löchern für Befestigungen, beispielsweise Verschraubungen angebracht und die beiden Platten mit Hilfe von In particular, the plates I and II are screwed together, including, for example, to the two plates I and II perforated plates, namely plates with holes for attachments, such as glands mounted and the two plates using
Befestigungsmitteln, wie z.B. Schrauben dicht verbunden werden. In der Fig. 1 ist beispielhaft gezeigt, wie die beiden Platten mit Hilfe solcher Lochplatten verbunden werden können. Fasteners, such as e.g. Screws are tightly connected. In Fig. 1 shows by way of example how the two plates can be connected by means of such perforated plates.
Fig. 6c zeigt eine mögliche Ausführung der Strukturierung bzw. Profilierung beider Platten in Seitenansicht. In Fig. 6c bedeuten Fig. 6c shows a possible embodiment of structuring or profiling of both plates in side view. In Fig. 6c mean
rK = Tiefe der Strukturierung an Platte I r K = depth of structuring on plate I
s, a bzw. λ = konstruktive Abmessungen der Wellenstruktur an Platte II. Unabhängig von der Ausführung der Platten mit oder ohne Strukturierung werden mögliche Grundabmessungen (Höhe, Breite und Tiefe) der beiden Platten mit IL, ty/tL, und bv/bL in Tabelle 5 und schematisch in Abbildung 6 (a) dargestellt. s, a or λ = constructive dimensions of the wave structure on plate II. Regardless of the design of the panels, with or without structuring, possible base dimensions (height, width and depth) of the two panels are represented by IL, ty / tL, and b v / b L in Table 5 and schematically in Figure 6 (a).
Tabelle 5 Table 5
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
In Tabelle 5 bezieht sich der Index„L" auf eine Platte I, der Index„V" auf eine Platte II in einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung. In Table 5, the index "L" refers to a disk I, the index "V" to a disk II in an apparatus according to the present invention.
In einer besonderen Ausführungsform ist ein Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe und die Breite der Platten I und II von 20 bis 100 mm und die Länge mindestens 80 mm, beispielsweise bis zu 10000 mm betragen. In a particular embodiment, a microstructure apparatus according to the present invention is characterized in that the depth and the width of the plates I and II are from 20 to 100 mm and the length is at least 80 mm, for example up to 10000 mm.
Exemplarische Abmessungen eines Apparates gemäß vorliegender Erfindung können auch den Konstruktionszeichnungen in den Abbildungen 6 (Fig. 6a bis Fig. 6g) und in den Abbildungen 9 (Fig. 9a und Fig. 9b) entnommen werden. Exemplary dimensions of an apparatus according to the present invention may also be taken from the design drawings in Figures 6 (Figures 6a to 6g) and Figures 9 (Figures 9a and 9b).
Die Platten in einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung sollen aus einem Material mit guter Temperaturbeständigkeit, geringer thermischer Leitfähigkeit und hoher The plates in an apparatus according to the present invention are said to be made of a material having good temperature resistance, low thermal conductivity and high
Korrosionsbeständigkeit bestehen. Das Material der Platte I soll außerdem einen kleinen Grenzwinkel ,,δ" zur Flüssigkeit, die rektifiziert werden soll, aufweisen. Eine geringe thermische Leitfähigkeit des Materials ist bevorzugt, um einen großen Temperaturgradient entlang der Höhe der Platten zu erlauben. Ein solches Material schließt geeignetes Glas, geeignete Kunststoffe und geeignete Keramikmaterialien ein, wobei Glas und Kunststoffe, insbesondere Kunststoffe bevorzugt sind. Corrosion resistance exist. The material of the plate I should also a small Low thermal conductivity of the material is preferred to allow a large temperature gradient along the height of the plates, Such material includes suitable glass, suitable plastics, and suitable ceramic materials. wherein glass and plastics, in particular plastics are preferred.
Geeignete Kunststoffe, geeignetes Glas oder geeignete Keramikmaterialien in einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung sind Kunststoffe, Glasmaterialien oder Keramikmaterialien, die bei den Temperaturen der Rektifikation stabil und gegenüber dem Stoffgemisch, das zu rektifizieren ist und den einzelnen Stoffkomponenten resistent sind. Suitable plastics, suitable glass or suitable ceramic materials in an apparatus according to the present invention are plastics, glass materials or ceramic materials which are stable at the temperatures of the rectification and resistant to the mixture of substances which is to be rectified and the individual components of the substance.
Kunststoffe mit geringer thermischer Leitfähigkeit sind insbesondere Kunststoffe, die eine thermische Leitfähigkeit von 1 W.m^.K"1 und darunter, bevorzugt von 0,3 W.m^.K"1 und darunter, beispielsweise von 0,001 bis 1 W.m ^K 1 aufweisen. Plastics with low thermal conductivity are, in particular, plastics which have a thermal conductivity of 1 μm 2 K 2 and below, preferably of 0.3 μm 2 K 2 and below, for example from 0.001 to 1 μm 2 K 1 .
Geeignete Kunststoffe schließen beispielsweise Polyolefine, Polyamide, Polyester, Suitable plastics include, for example, polyolefins, polyamides, polyesters,
Polyether, Polyether-etherketone und Polysulfone ein, wobei beispielsweise Polyether- etherketone wie PEEK und Polysulfone (PSU) besonders geeignet sind. Polyether, polyether ether ketones and polysulfones, wherein, for example, polyether ether ketones such as PEEK and polysulfones (PSU) are particularly suitable.
Glasmaterialien mit geringer thermischen Leitfähigkeit sind insbesondere solche, die eine thermische Leitfähigkeit von 2 W.m^.K"1, beispielsweise von 1,5 W.m^.K"1 und darunter, bevorzugt 0,3 W.m^.K"1 und darunter, beispielsweise von 0,001 bis 2 W.m^.K"1 aufweisen. Geeignete Glasmaterialien schließen beispielsweise ein Li-Al-Silikat-Glas, gegebenenfalls mit Anteilen von Ce- und/oder Ag-Ionen, etwa wie FOTURAN®, oder Glasmaterial aus Alkali- Aluminiumsilikat, z.B. Gorilla Glass ein. Glass materials with low thermal conductivity are, in particular, those which have a thermal conductivity of 2 Wm ^ .K "1 , for example 1.5 Wm ^ .K " 1 and below, preferably 0.3 Wm ^ .K "1 and below, for example from 0.001 to 2 Wm ^ .K "1 . Suitable glass materials include, for example, a Li-Al-silicate glass, optionally with fractions of Ce and / or Ag ions, such as FOTURAN®, or glass material of alkali aluminum silicate, eg Gorilla Glass.
Keramikmaterialien mit geringer thermischer Leitfähigkeit sind insbesondere solche, die eine thermische Leitfähigkeit von 7 W.m^.K"1 und darunter, bevorzugt 0,001 bis 7 W.m^.K"1 aufweisen. Geeignete Keramikmaterialien schließen Silikatkeramik, z.B.: Si02 etc., Ceramic materials with low thermal conductivity are in particular those which have a thermal conductivity of 7 Wm ^ .K "1 and below, preferably 0.001 to 7 Wm ^ .K " 1 . Suitable ceramic materials include silicate ceramics, eg: Si0 2, etc.,
Oxidkeramik, z.B.: Zr02, A1203, etc., und Nicht- Oxidkeramik, z.B.: SiC, Si3N4, Diamond usw. ein. Geeignete Grenzwinkel ,,δ" zwischen der Flüssigkeit und dem Plattenmaterial, z.B. Oxide ceramics, eg: Zr0 2 , A1 2 0 3 , etc., and non-oxide ceramics, eg: SiC, Si 3 N 4 , Diamond, etc. a. Suitable critical angle "δ" between the liquid and the plate material, eg
Polymer/Glas/Keramik, schließen beispielsweise Grenzwinkel von δ = 70° und weniger, bevorzugt δ = 40° und weniger, wodurch eine gute Benetzung und eine große Oberfläche zum Dampf sichergestellt werden kann. Polymer / glass / ceramics include, for example, critical angles of δ = 70 ° and less, preferably δ = 40 ° and less, whereby good wetting and a high surface area to the vapor can be ensured.
Ein Apparat gemäß vorliegender Erfindung enthält vorzugsweise Öffnungen, durch die man in das Innere des Apparates sehen kann, derart, dass man die Mikrostruktur des Apparates beobachten kann. Diese Öffnungen sind mit einem durchsichtigen„Schauglas" das Glas, z.B. normales Fensterglas, aber auch transparente oder teiltransparenten Kunststoffe, wie Polysulfone (PSU) oder Polyethersulfone (PES) einschließt, verschlossen. Das Schauglas kann an der Stirnseite und an der gegenüberliegenden Stirnseite der beiden Platten mittels Lochplatten montiert, z.B. verschraubt sein, beispielsweise wie in Fig. 1 gezeigt. An apparatus according to the present invention preferably includes openings through which one can see inside the apparatus such that one can observe the microstructure of the apparatus. These openings are closed with a transparent "sight glass" which encloses the glass, eg normal window glass, but also transparent or semi-transparent plastics such as polysulfone (PSU) or polyethersulfone (PES) The sight glass can be at the front and at the opposite end of the two Plates mounted by means of perforated plates, for example screwed, for example, as shown in Fig. 1.
Ein Apparat gemäß vorliegender Erfindung kann als Verstärkersäule, als Abtriebssäule, oder als Verstärker- und Abtriebssäule ausgeführt werden, beispielsweise gemäß den An apparatus according to the present invention can be designed as an amplifier column, as a stripping column, or as an amplifier and stripping column, for example according to the
Abbildungen Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4. FIGS. 2, 3 and 4.
Beim Gebrauch eines Apparates gemäß vorliegender Erfindung als Verstärkersäule gemäß Fig. 2 zur Trennung eines Stoffgemisches G in weniger flüchtige und stärker flüchtige Komponenten wird ein Stoffgemisch G durch den Wärmetauscher W2 vollkommen verdampft und über die Öffnung XI in den Spalt einbracht. Die flüchtigeren Komponenten des Stoffgemisches G strömen nach Eintritt in den Apparat als Dampf im Spalt zwischen der nach unten strömenden Flüssigkeit und der Platte II nach oben. Sie gelangen an das obere Ende des Spaltes zwischen den Platten I und II. Über Öffnung IX gelangt der Dampf in den Wärmetauscher W3, wo er kondensiert wird. Ein Teil der nun flüssigen Phase wird als Destillat ausgeschleust. Der restliche Teil gelangt in die Öffnung VII, wird am oberen Ende der Platte I in die Apparatur eingebracht und strömt als Flüssigkeit nach unten. Dabei findet wiederum ein intensiver Kontakt zwischen dem Dampf und der an der Oberfläche der Platte I nach unten strömenden Flüssigkeit statt, wodurch die stärker flüchtigen Komponenten der nach unten strömenden Flüssigkeit in den Dampf übergehen und die weniger flüchtigen Komponenten des Dampfes in die Flüssigkeit übergehen. Die schwerer flüchtigen Komponenten gelangen über Öffnung VIII aus der Apparatur und werden als Bodenprodukt B abgeführt. When using an apparatus according to the present invention as an amplifier column according to FIG. 2 for the separation of a substance mixture G into less volatile and more volatile components, a substance mixture G is completely vaporized by the heat exchanger W2 and introduced into the gap via the opening XI. The more volatile components of the mixture G, after entering the apparatus, flow as vapor in the gap between the downwardly flowing liquid and the plate II upwards. They reach the upper end of the gap between the plates I and II. Via opening IX, the steam passes into the heat exchanger W3, where it is condensed. Part of the now liquid phase is discharged as distillate. The remaining part enters the opening VII, is introduced into the apparatus at the upper end of the plate I and flows downwards as a liquid. In turn, intensive contact between the vapor and the liquid flowing down the surface of the plate I takes place, whereby the more volatile components of the downwardly flowing liquid pass into the vapor and the less volatile components of the vapor pass into the liquid. The less volatile Components pass through opening VIII from the apparatus and are discharged as bottom product B.
Beim Gebrauch eines Apparates gemäß vorliegender Erfindung als Abtriebssäule gemäß Fig. 3 zur Trennung eines Stoffgemisches G in weniger flüchtige und stärker flüchtige When using an apparatus according to the present invention as a stripping column according to FIG. 3 for the separation of a substance mixture G in less volatile and more volatile
Komponenten wird ein Stoff gemisch G durch den Wärmetauscher Wl bis zum Siedepunkt beim gewählten Druck erhitzt und durch die Öffnung VII in den Apparat eingebracht. Die weniger flüchtigen Komponenten des Stoff gemisches strömen dabei als Flüssigkeit an der Oberfläche der senkrechten Platte I nach unten. Sie gelangen an das untere Ende des Spaltes. Ein Teil der durch die Öffnung VIII strömenden Flüssigkeit wird als Bodenprodukt B ausgeschleust, der restliche Teil der Flüssigkeit wird durch den Wärmetauscher W2 total verdampft, als Dampf am unteren Ende des Spaltes zwischen Platte I und II in diesen Spalt eingebracht und strömt als Dampf nach oben. Die flüchtigeren Komponenten des Components is a substance mixture G heated by the heat exchanger Wl to the boiling point at the selected pressure and introduced through the opening VII in the apparatus. The less volatile components of the mixture flow as a liquid on the surface of the vertical plate I down. They reach the lower end of the gap. Part of the liquid flowing through the opening VIII is discharged as bottom product B, the remaining part of the liquid is totally vaporized by the heat exchanger W2, introduced as vapor at the lower end of the gap between plates I and II in this gap and flows upwards as vapor , The more volatile components of the
Stoffgemisches G bewegen sich nach Eintritt in den Apparat als Dampf im Spalt zwischen der nach unten strömenden Flüssigkeit und der Platte II nach oben. Sie gelangen an das obere Ende des Spaltes zwischen den Platten I und II. Über Öffnung IX gelangt der Dampf durch den Wärmetauscher W3, wo er kondensiert und als Destillat abgeführt wird. Mixture G, after entering the apparatus, moves upwards as vapor in the gap between the liquid flowing downwards and the plate II. They reach the upper end of the gap between the plates I and II. Via opening IX, the steam passes through the heat exchanger W3, where it is condensed and discharged as distillate.
Beim Gebrauch eines Apparates gemäß vorliegender Erfindung mit Verstärker- und When using an apparatus according to the present invention with amplifier and
Abtriebssäule gemäß Fig. 4 zur Trennung eines Stoffgemisches G in weniger flüchtige und stärker flüchtige Komponenten wird ein Stoff gemisch G durch den Wärmetauscher Wl bis zum Siedepunkt beim gewählten Druck erhitzt und durch die Öffnung VI in der gewählten Höhe i in den Apparat eingebracht. Die weniger flüchtigen Komponenten des 4 for the separation of a mixture G in less volatile and more volatile components, a substance mixture G is heated by the heat exchanger Wl to the boiling point at the selected pressure and introduced through the opening VI in the selected height i in the apparatus. The less volatile components of the
Stoffgemisches strömen dabei als Flüssigkeit an der Oberfläche der senkrechten Platte I nach unten. Sie gelangen an das untere Ende des Spaltes. Ein Teil der durch die Öffnung VIII strömenden Flüssigkeit wird als Bodenprodukt B ausgeschleust, der restliche Teil der Flüssigkeit wird durch den Wärmetauscher W2 total verdampft, als Dampf am unteren Ende des Spaltes zwischen Platte I und II in diesen Spalt eingebracht und bewegt sich als Dampf nach oben. Dabei findet durch die Oberflächenstruktur der Platte II ein intensiver Kontakt zwischen dem Dampf und der an der Oberfläche der Platte I nach unten strömenden Substance mixtures flow as liquid on the surface of the vertical plate I down. They reach the lower end of the gap. Part of the liquid flowing through the opening VIII is discharged as bottom product B, the remaining part of the liquid is totally vaporized by the heat exchanger W2, introduced as vapor at the lower end of the gap between plates I and II in this gap and moves behind as vapor above. In this case, due to the surface structure of the plate II, an intensive contact between the vapor and the surface of the plate I flowing downwards
Flüssigkeit statt, wodurch die flüchtigeren Komponenten der nach unten strömenden Liquid instead, causing the more volatile components of the flowing down
Flüssigkeit in den Dampf übergehen und die weniger flüchtigen Komponenten des Dampfes in die Flüssigkeit übergehen. Dadurch enthält die am unteren Ende des Spaltes ankommende Flüssigkeit die flüchtigeren Komponenten nicht mehr oder nur mehr in sehr geringer Menge. Die flüchtigeren Komponenten des Stoffgemisches G bewegen sich nach Eintritt in den Apparat als Dampf im Spalt zwischen der nach unten strömenden Flüssigkeit und der Platte II nach oben. Sie gelangen an das obere Ende des Spaltes zwischen den Platten I und II. Über Öffnung IX gelangt der Dampf durch den Wärmetauscher W3, wo er kondensiert wird. Ein Teil der nun flüssigen Phase wird als Destillat ausgeschleust. Der restliche Teil gelangt in die Öffnung VII und wird am oberen Ende der Platte I in die Apparatur eingebracht und strömt als Flüssigkeit nach unten. Dabei findet wiederum ein intensiver Kontakt zwischen dem Dampf und der an der Oberfläche der Platte I nach unten strömenden Flüssigkeit statt, wodurch die stärker flüchtigen Komponenten der nach unten strömenden Flüssigkeit in den Dampf übergehen und die weniger flüchtigen Komponenten des Dampfes in die Flüssigkeit übergehen. Liquid into the vapor and the less volatile components of the vapor go into the liquid. As a result, the liquid arriving at the lower end of the gap no longer contains the more volatile components or only in a very small amount. The more volatile components of the composition G, after entering the apparatus, move upwards as vapor in the gap between the downwardly flowing liquid and the plate II. They reach the upper end of the gap between the plates I and II. Via opening IX, the steam passes through the heat exchanger W3, where it is condensed. Part of the now liquid phase is discharged as distillate. The remaining part passes into the opening VII and is introduced into the apparatus at the upper end of the plate I and flows downwards as a liquid. In turn, intensive contact between the vapor and the liquid flowing down the surface of the plate I takes place, whereby the more volatile components of the downwardly flowing liquid pass into the vapor and the less volatile components of the vapor pass into the liquid.
Beim Betreiben eines Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung herrscht ein kontinuierlicher Kontakt zwischen der nach unten strömenden Flüssigkeit und dem nach oben strömenden Dampf, sodass besonders geringe HETP-Werte von 30 mm und darunter erreicht werden können. Der HETP Wert bedeutet dabei die Höhe einer theoretischen Trenneinheit (height equivalent of theoretical plate), die von verschiedenen Bedingungen abhängig ist und die experimentell ermittelt wird. Durch den intensiven Kontakt von In operating a microstructure apparatus according to the present invention, there is continuous contact between the downflowing liquid and the upwardly flowing vapor so that particularly low HETP values of 30 mm and below can be achieved. The HETP value here means the height of a theoretical separation unit (height equivalent of theoretical plate), which depends on various conditions and which is determined experimentally. Due to the intensive contact of
Flüssigkeit und Dampf wird eine sehr gute Trennung der nach oben strömenden stärker flüchtigen Komponenten von den nach unten strömenden weniger flüchtigen Komponenten des Stoffgemisches erreicht, sodass in einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung eine geringe Bauhöhe bei guter Trennleistung erreicht wird. Liquid and vapor is achieved a very good separation of the upwardly flowing more volatile components from the flowing down less volatile components of the mixture, so that in an apparatus according to the invention a small height is achieved with good separation efficiency.
Die Kapazität des erfindungsgemäßen Apparates wird dabei durch die Breite b und Anzahl an Paaren gegenüberliegender Platten I und II festgelegt. Die Qualität der Trennung des Stoffgemisches wird durch die Höhe der Plattenpaare H festgelegt. Sie korreliert mit der Anzahl theoretischer Böden des Apparates. The capacity of the apparatus according to the invention is determined by the width b and the number of pairs of opposing plates I and II. The quality of the separation of the substance mixture is determined by the height of the plate pairs H. It correlates with the number of theoretical plates of the apparatus.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Apparat gemäß In a further aspect, the present invention provides an apparatus according to
vorliegender Erfindung zur Verfügung, in dem die Platten I und II Parallelisierungen horizontaler (Mikro-)Strukturen aufweisen, nämlich dadurch, dass mehrere Kanäle/Durchlässe in den Platten I und Platten II im Apparat vorliegen, oder dass mehrere Platten I und Platten II und mehrere Kanäle/Durchlässe im Apparat vorliegen. present invention, in which the plates I and II parallelizations have horizontal (micro) structures, namely in that there are multiple channels / passages in the plates I and II plates in the apparatus, or that there are several plates I and II plates and multiple channels / passages in the apparatus.
In einem Apparat gemäß vorliegender Erfindung gelingt es, im Gegensatz zur In an apparatus according to the present invention, in contrast to
diskontinuierlichen Kontaktierung bisheriger Verfahren durch kontinuierlichen Kontakt von Flüssigkeit und Dampf eine schonende Trennung bei niedrigerem Druckverlust und höherer Trennleistung zu realisieren. discontinuous contacting of previous methods by continuous contact of liquid and vapor to realize a gentle separation with lower pressure drop and higher separation efficiency.
Durch den kontinuierlichen Kontakt zwischen der nach unten strömenden Flüssigkeit und dem nach oben strömenden Dampf wird ein intensiver Stoffaustausch und damit eine rasche Einstellung des Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewichtes erreicht. Dadurch wird eine geringe HETP erreicht und ein Apparat gegebener Bauhöhe weist besonders viele Trennstufen auf oder ein Apparat mit einer bestimmten Zahl an Trennstufen weist geringe Bauhöhe auf. The continuous contact between the downwardly flowing liquid and the upwardly flowing vapor, an intensive mass transfer and thus a rapid adjustment of the liquid-vapor balance is achieved. As a result, a low HETP is achieved and an apparatus of given height has particularly many separation stages or an apparatus with a certain number of separation stages has low height.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Apparat für die rektifikative Trennung eines flüssigen Stoffgemisches zur Verfügung, gekennzeichnet durch die In a further aspect, the present invention provides an apparatus for the rectificative separation of a liquid mixture characterized by
Kombination der Merkmale, dass sie mindestens eine ebene Platte I und mindestens eine Platte II aufweist, wobei Flüssigkeit entlang der mindestens einen ebenen Platte I in Form einer Filmströmung nach unten strömt und Dampf an der Oberfläche von, den ebenen Platten I gegenüberliegenden, senkrechten Platten II mit glatter Oberflächenstruktur, die bevorzugt eine Wirbelbildung im Dampf bewirkt, nach oben strömt, sodass ein kontinuierlicher Kontakt zwischen der nach unten strömenden Flüssigkeit und dem nach oben strömenden Dampf besteht, sodass eine HETP von unter 30 mm erreicht wird. Combination of the features that it comprises at least one flat plate I and at least one plate II, wherein liquid flows down along the at least one flat plate I in the form of a film flow and steam on the surface of, the flat plates I opposite, vertical plates II With smooth surface structure, which preferably causes a vortex formation in the steam, flows upward, so that there is a continuous contact between the downflowing liquid and the upwardly flowing vapor, so that a HETP of less than 30 mm is achieved.
Beschreibung der Abbildungen Description of the pictures
Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht eines Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung. Fig. 1 shows an overall schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung als Verstärkersäule. Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung als Abtrieb ssäule. Fig. 2 shows a schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention as an amplifier column. Fig. 3 shows a schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention as a stripping column.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung als Verstärker- und Abtriebssäule, wobei die Abtriebssäule unterhalb der Fig. 4 shows a schematic view of a microstructure apparatus according to the present invention as an amplifier and output column, wherein the output column below the
Verstärkersäule angebracht ist. Amplifier column is attached.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vakuumrektifikation nach Beispiel 2 der vorliegenden Anmeldung. Fig. 5 shows a schematic representation of a vacuum rectification according to Example 2 of the present application.
Die Abbildungen 6 zeigen schematisch mögliche Ausführungsdetails von The figures 6 show schematically possible execution details of
Mikrostrukturapparaten gemäß vorliegender Erfindung: Microstructure apparatus according to the present invention:
Fig. 6a zeigt schematisch einen möglichen Dampfverteiler für den Fall, dass mehrere Einheiten der Platten I und II mit Profilen und mehreren Kanälen in dem  Fig. 6a shows schematically a possible steam distributor in the event that several units of plates I and II with profiles and multiple channels in the
Mikrostrukturapparat vorhanden sind. Dabei kann der Diffusorbereich Leitbleche, oder keine Leitbleche enthalten (nicht gezeigt). Microstructure apparatus are present. In this case, the diffuser area baffles, or no baffles included (not shown).
Fig. 6b zeigt schematisch ein bionisches System zur Flüssigkeitsverteilung für den Fall, dass mehrere Einheiten der Platten I und II mit Profilen und mehreren Kanälen in dem  Fig. 6b shows schematically a bionic system for liquid distribution in the case where several units of plates I and II with profiles and multiple channels in the
Mikrostrukturapparat vorhanden sind.. Microstructure apparatus are present ..
Fig. 6c zeigt schematisch einen Ausschnitt aus dem Mikrostrukturapparat der Fig.9a, nämlich den Ausschnitt„DET". Die Abmessungen sind in mm angegeben.  Fig. 6c shows schematically a detail of the microstructure apparatus of Fig. 9a, namely the detail "DET" .The dimensions are given in mm.
Fig. 6d zeigt schematisch einen Mikrostrukturapparat gemäß vorliegender Erfindung, der die beiden Platten I und II im Schrägriss zeigt. Fig. 6d shows schematically a microstructure apparatus according to the present invention, showing the two plates I and II in oblique view.
Fig. 6e zeigt schematisch einer Platte II gemäß vorliegender Erfindung mit der  Fig. 6e shows schematically a plate II according to the present invention with the
Wellenstruktur im Schrägriss. Wave structure in an oblique angle.
Fig. 6f zeigt schematisch die Vorderansicht von Platten I und II gemäß vorliegender Erfindung.  Fig. 6f shows schematically the front view of plates I and II according to the present invention.
Fig. 6g zeigt schematisch einer Platte I gemäß vorliegender Erfindung im Schrägriss.  Fig. 6g shows schematically a plate I according to the present invention in an oblique view.
Fig. 7 zeigt schematisch Profilvarianten der Oberfläche der Platte II gemäß vorliegender Erfindung, nämlich von links nach rechts Wellenstrukturen die sinusförmig, trapezförmig, dreieckig, oder elliptisch oder kreisförmig sind. Fig. 8 zeigt verschiedene Ausführungen (Strukturierungen) der Platte I gemäß vorliegender Erfindung und damit Formen des Mikrokanals, der auf der Platte I ausgebildet ist. Fig. 7 shows schematically profile variants of the surface of the plate II according to the present invention, namely from left to right wave structures which are sinusoidal, trapezoidal, triangular, or elliptical or circular. Fig. 8 shows various designs (structuring) of the plate I according to the present invention and thus forms of the microchannel formed on the plate I.
Die Abbildungen 9 zeigen schematisch konstruktive Darstellungen eines Figures 9 show schematically constructive representations of a
Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung: Microstructure apparatus according to the present invention:
Fig. 9a zeigt schematisch eine Vorderansicht. Alle Größenangaben sind in„mm".  Fig. 9a shows schematically a front view. All sizes are in "mm".
Fig. 9b zeigt schematisch eine Seitenansicht. Alle Größenangaben sind in„mm". Fig. 9b shows schematically a side view. All sizes are in "mm".
Die Abbildungen 10 zeigen schematisch konstruktive Darstellungen eines Figures 10 show schematically constructive representations of a
Mikrostrukturapparates gemäß vorliegender Erfindung für höhere Durchsätze mit mehreren Kanälen und Profilen auf den Platten I und II: Microstructure apparatus according to the present invention for higher throughputs with multiple channels and profiles on plates I and II:
Fig. 10a zeigt schematisch die Platte II mit einer Verstärkersäule (oben) und einer  Fig. 10a shows schematically the plate II with an amplifier column (top) and a
Abtriebs säule unterhalb. Output column below.
Fig. 10b zeigt schematisch die Platte I, wobei die Verstärkersäule (oben) und die  Fig. 10b shows schematically the plate I, wherein the amplifier column (top) and the
Abtriebssäule unterhalb in Betrieb sind. Output column below are in operation.
Fig. 10c zeigt schematisch die Platte I, wobei nur eine Verstärkersäule oder eine  Fig. 10c shows schematically the plate I, wherein only one amplifier column or a
Antriebssäule in Betrieb ist. Drive column is in operation.
In den Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 10 bedeuten In the figures Fig. 1 to Fig. 10 mean
I Platte I gemäß vorliegender Erfindung  I plate I according to the present invention
II Platte II gemäß vorliegender Erfindung  II plate II according to the present invention
III Dampfeinlass-Bereich  III steam inlet area
IV Wellenstruktur  IV wave structure
VI Öffnung (Bohrung) Zulauf  VI opening (bore) inlet
VII Öffnung (Bohrung) Rücklauf  VII opening (bore) return
VIII Flüssigkeits-Auslass-Bereich  VIII liquid outlet area
IX Dampf-Auslass-Öffnung (Bohrung)  IX steam outlet opening (bore)
X Dampf-Auslass-Bereich  X steam outlet area
XI Dampf-Einlass-Öffnung (Bohrung)  XI steam inlet opening (hole)
XII Flüssigkeits-Auslass-Öffnung (Bohrung)  XII fluid outlet port (bore)
B Bodenprodukt  B bottom product
F Flüssigkeit D Destillat F liquid D distillate
DA Dampf  DA steam
DB Düsenbereich  DB nozzle area
DE Dampfeinlass  DE steam inlet
DET Detailansicht (siehe Fig. 6c)  DET detailed view (see FIG. 6c)
DF Diffu sorbereich  DF diffuser area
DP Dampfaustritt  DP steam outlet
E Evakuierung  E evacuation
FA Flüssigkeitsauslass  FA fluid outlet
FE Flüssigkeitseintritt  FE liquid entry
G Zulauf Stoffgemisch  G feed mixture
h Höhe h height
LP Lochplatte  LP perforated plate
MK Mikrokanäle  MK microchannels
μ Apparat gemäß vorliegender Erfindung μ Apparatus according to the present invention
R Rücklauf  R return
Rs Sumpfrücklauf R s bottom return
rK Tiefe der Strukturierung an Platte I r K depth of structuring on plate I
s, a, λ jeweils konstruktive Abmessungen der Wellenstmktur an Platte II (in mm)s, a, λ each design dimensions of the shaft structure on plate II (in mm)
SCH Schauglas SCH sight glass
t Temperatur t temperature
Var. Ii Variation 1 der Platte I: halbkreisförmig  Var. Ii Variation 1 of plate I: semicircular
Var. 21 Variation 2 der Platte I: quadratisch, rechteckig  Var. 21 Variation 2 of plate I: square, rectangular
Var. 3i Variation 3 der Platte I: trapezförmig  Var. 3i Variation 3 of plate I: trapezoidal
Var. 41 Variation 4 der Platte I: dreieckförmig  Var. 41 Variation 4 of the plate I: triangular
Var. 5i Variation 5 der Platte I: elliptisch  Var. 5i Variation 5 of plate I: elliptical
Var. ln Variation 1 der Platte II: sinusförmig Var. l n Variation 1 of plate II: sinusoidal
Var. 2n Variation 2 der Platte II: trapezförmig Var. 2 n Variation 2 of plate II: trapezoidal
Var. 3n Variation 3 der Platte II: dreiecksförmig  Var. 3n Variation 3 of plate II: triangular
Var. 4n Variation 4 der Platte II: elliptische oder kreisförmige Einheiten auf einer Seite einer Ebene nebeneinander Var. 5n Variation 5 der Platte II: elliptische oder kreisförmige Einheiten aneinander, abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seiten einerEbene Var. 4n Variation 4 of plate II: elliptical or circular units on one side of a plane next to each other Var. 5n Variation 5 of plate II: elliptical or circular units adjacent to one another, alternately on one side and on the other side of a plane
VG Verteilergeometrie VG distribution geometry
W Wärmeaustauscher W heat exchanger
1V/1L, ty tL, und by/bL bezeichnen Grundabmessungen (Höhe, Breite und Tiefe) der beiden Platten (Platte II mit Index„V", Platte I mit Index„L"  1V / 1L, ty tL, and by / bL denote basic dimensions (height, width and depth) of the two plates (plate II with index "V", plate I with index "L"
Im Folgenden werden Beispiele für den Aufbau eines Apparates gemäß vorliegender Erfindung and Beispiele für dessen Verwendung zur Durchführung von Rektifikationen gegeben. In the following, examples of the construction of an apparatus according to the present invention and examples of its use for performing rectifications will be given.
Beispiel 1 example 1
Ein Apparat gemäß vorliegender Erfindung ist in Fig. 1 skizziert. Seine Anwendung kann als Verstärkersäule gemäß Fig. 2 oder als Abtriebssäule gemäß Fig. 3 erfolgen.  An apparatus according to the present invention is outlined in FIG. Its application can be carried out as an amplifier column according to FIG. 2 or as a stripping column according to FIG. 3.
Ein Apparat gemäß vorliegender Erfindung lässt sich aus folgenden Komponenten realisieren: An apparatus according to the present invention can be realized from the following components:
Platte I und Platte II werden so angeordnet, dass sich ihre Medien führende Oberflächen (glatt oder profiliert) wie nach Fig. 6c in einem wählbaren Abstand s/2 gegenüber stehen. Die Bohrungen XI der Platte II und XII der Platte I befinden sich in vertikaler Stellung am Boden des Apparates. Somit sind der Flüssigkeits-Auslass-Bereich VIII und der Dampf- Einlass-Bereich III aneinander angrenzend. Die Bohrungen VII der Platte I und IX der Platte II befinden sich folglich am Kopf des Apparates. Die Höhen der Platten II und I, lv und 1L sind für gewöhnlich gleich und können nach Tabelle 5 gewählt werden. Während die Breiten by und bL im Bereich der Angaben in der Tabelle 5 liegen, ergeben sich die Tiefen nach Wahl des Durchsatzes. Die Länge h3 der Kontaktzone der Phasen, folglich der Verstärkeroder Abtriebssäule, ergibt sich nach Wahl des Stoff gemisches. Diese Länge bestimmt im groben Maße die Höhe der Platten II und I (ly und 1L) und dadurch die Höhe des Apparates. Die Abbildungen 6 (Fig. 6a bis Fig. 6g), Fig. 7, Fig. 8, die Abbildungen 9 (Fig. 9a und Fig. 9b) und Tabelle 5 geben konstruktive Details des Apparates wieder. Plate I and plate II are arranged so that their media leading surfaces (smooth or profiled) as shown in Fig. 6c at a selectable distance s / 2 are opposite. The holes XI of the plate II and XII of the plate I are in a vertical position at the bottom of the apparatus. Thus, the liquid outlet portion VIII and the steam inlet portion III are adjacent to each other. The holes VII of the plate I and IX of the plate II are therefore located at the head of the apparatus. The heights of plates II and I, I v and I L are usually the same and can be chosen according to Table 5. While the widths by and bL are within the range given in Table 5, the depths are based on the choice of throughput. The length h 3 of the contact zone of the phases, consequently the amplifier or output column, results from the choice of the substance mixture. This length determines roughly the height of the plates II and I (ly and 1L) and thereby the height of the apparatus. Figures 6 (Figures 6a to 6g), Figures 7, 8, Figures 9 (Figures 9a and 9b) and Table 5 illustrate structural details of the apparatus.
peet xrimn 16 p ee t xr i mn 16
In einen Apparat wie im Beispiel 1 beschrieben wird ein Stoffgemisch bestehend aus In an apparatus as described in Example 1 is a mixture consisting of
Methanol und Wasser in den angegebenen Verhältnissen eingebracht und bei den  Methanol and water introduced in the specified ratios and in the
angegebenen Temperaturen die folgende Trennung durchgeführt. Dabei wurden die  given temperatures, the following separation is carried out. The were
Verhältnisse von Methanol und Wasser bei VIII und VII durch Dichtemessung bestimmt.  Ratios of methanol and water at VIII and VII determined by density measurement.
Aus den Verhältnissen wurden über die bekannte Siedekurve von Methanol und Wasser die Anzahl der Trennstufen und damit die HETP bestimmt (Systemdruck: 1 atm). Die Resultate sind in der Tabelle 1 zusammengefasst:  From the ratios of the number of plates and thus the HETP were determined on the known boiling curve of methanol and water (system pressure: 1 atm). The results are summarized in Table 1:
Tabelle 1: Ergebnisse Rektifikation CH3OH/H2O - Verstärkersäule - nach Beispiel 1 Table 1: Results Rectification CH 3 OH / H 2 O - Amplifier column - according to Example 1
Temperatur WCH30H Anzahl  Temperature WCH30H number
Stoffgemisch G  Mixture G
m [°C] [g /g] der m [° C] [g / g] of
HTU  HTU
theoretiTyp  theoretiTyp
V  V
Zulauf WCH30H schen Platte II tl t8 t2 B D [mm] Inlet WCH30H plate II tl t 8 t 2 BD [mm]
[g/min] [g/g] Stufen  [g / min] [g / g] stages
(η ώ) ( η ώ )
1 0,509 0,501 79,35 63,35 44,2 0,699 0,901 1,31 51,87 Sinus  1 0.509 0.501 79.35 63.35 44.2 0.699 0.901 1.31 51.87 sine
Sinus Sine
2 0,651 0,501 79,59 68,48 67,39 0,677 0,884 1,16 58,55 2 0.651 0.501 79.59 68.48 67.39 0.677 0.884 1.16 58.55
SZ  SZ
3 0,696 0,501 79,37 65,32 32,12 0,686 0,87 0,995 68,34 glatt  3 0,696 0,501 79,37 65,32 32,12 0,686 0,87 0,995 68,34 smooth
Beispiel 2 Example 2
Ein Apparat gemäß vorliegender Erfindung ist in Fig. 1 skizziert. Seine Anwendung kann als Verstärkersäule nach Fig. 2 oder als Abtriebssäule nach Fig. 3 erfolgen. Der Apparat gemäß vorliegender Erfindung lässt sich beispielsweise aus folgenden Komponenten realisieren:  An apparatus according to the present invention is outlined in FIG. Its application can be carried out as an amplifier column according to FIG. 2 or as a stripping column according to FIG. 3. The apparatus according to the present invention can be realized, for example, from the following components:
Platte I und Platte II werden so angeordnet, dass sich ihre Medien führende Oberflächen (glatt oder profiliert) wie nach Abbildung 6c in einem wählbaren Abstand s/2  Plate I and Plate II are arranged so that their media leading surfaces (smooth or profiled) as shown in Figure 6c at a selectable distance s / 2
gegenüberstehen. Die Bohrungen XI der Platte II und XII der Platte I befinden sich in vertikaler Stellung am Boden des Apparates. Somit sind der Flüssigkeits-Auslass-Bereich VIII und der Dampf-Einlass-Bereich III aneinander angrenzend. Die Bohrungen VII der Platte I und IX der Platte II befinden sich folglich am Kopf des Apparates. Bohrung VI an der Platte I kann je nach Wahl der Länge der Verstärkersäule h2 in einem dadurch sich ergebenden vertikalen Abstand, Länge der Abtriebssäule h1; zum Flüssigkeit-Auslass- Bereich VIII positioniert werden. Die Höhen der Platten II und I, lv und 1L sind für gewöhnlich gleich und können nach Tabelle 5 gewählt werden. Während die Breiten bv und bL im Bereich nach Tabelle 5 liegen, ergeben sich die Tiefen nach Wahl des Durchsatzes. Die Länge der Kontaktzone der Phasen (tu+t^), folglich der Verstärker- und Abtriebssäule, ergibt sich nach Wahl des Stoffgemisches. Diese Länge bestimmt im groben Maße die Höhe der Platten II und I (lv und 1L) und dadurch die Höhe des Apparates. Die Abbildungen 6 (Fig. 6a bis Fig. 6g), Fig. 7, Fig. 8, die Abbildungen 9 (Fig. 9a und Fig. 9b) und Tabelle 5 geben konstruktive Details des Apparates wieder. face. The holes XI of the plate II and XII of the plate I are in a vertical position at the bottom of the apparatus. Thus, the liquid outlet portion VIII and the steam inlet portion III are adjacent to each other. The holes VII of the plate I and IX of the plate II are therefore located at the head of the apparatus. Bore VI on the plate I, depending on the choice of the length of the amplifier column h 2 in a thereby resulting vertical distance, length of the output column h 1; be positioned to the liquid outlet area VIII. The heights of plates II and I, I v and I L are usually the same and can be chosen according to Table 5. While the widths b v and bL are in the range according to Table 5, the depths are determined by the choice of the throughput. The length of the contact zone of the phases (tu + t ^), consequently the amplifier and output column, results after the choice of the substance mixture. This length determines to a large extent the height of the plates II and I (l v and 1 L ) and thereby the height of the apparatus. Figures 6 (Figures 6a to 6g), Figures 7, 8, Figures 9 (Figures 9a and 9b) and Table 5 illustrate structural details of the apparatus.
In einen Apparat, wie im Beispiel 2 beschrieben, wird ein Stoffgemisch bestehend aus Methanol und Wasser in den angegebenen Verhältnissen eingebracht und bei den In an apparatus as described in Example 2, a mixture of methanol and water in the specified proportions is introduced and in the
angegebenen Temperaturen die folgende Trennung durchgeführt. Dabei wurden die given temperatures, the following separation is carried out. The were
Verhältnisse von Methanol und Wasser bei VIII und VII durch Dichtemessung bestimmt. Aus den Verhältnissen wurden über die bekannte Siedekurve von Methanol und Wasser die Anzahl der Trennstufen und damit die HETP bestimmt (Systemdruck: 1 atm): Die Ratios of methanol and water at VIII and VII determined by density measurement. From the ratios were determined on the known boiling curve of methanol and water, the number of separation stages and thus the HETP (system pressure: 1 atm): The
Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst: Results are summarized in Table 2:
Tabelle 2: Ergebnisse Rektifikation CH3OH/H20 - nach Beispiel 2 TABLE 2 Results Rectification CH 3 OH / H 2 O - according to Example 2
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
Anhand von Tabelle 2 wird deutlich sichtbar, dass die vorliegende Erfindung die Ergebnisse nach dem Stand der Technik bei weitem übertreffen. Sotowa berichtet einen HETP- Wert von 40 [mm] bei der Trennung eines Methanol/Wasser-Gemisches (K.-I. Sotowa, K. It is clearly evident from Table 2 that the present invention far surpasses the prior art results. Sotowa reports a HETP value of 40 [mm] in the separation of a methanol / water mixture (K.-I. Sotowa, K.
Kusakabe, 4th European Congress of Chemical Engineering, Topic 6, Granada, September, 2003). Dieser Wert ergab sich jedoch aus der Berechnung, wobei nur eine Trennstufe erreicht wurde. Folglich ist Erlangung von 40 [mm] bei mehreren Trennstufen fraglich. p Exeriment Kusakabe, 4th European Congress of Chemical Engineering, Topic 6, Granada, September, 2003). However, this value resulted from the calculation, whereby only one separation step was achieved. Consequently, obtaining 40 [mm] at multiple stages is questionable. Exe p r i men t
Ebenso 40 [mm] wurden von Tonkovich erreicht (A.L. Tonkovich, L. Silva, R. Arora, T. Hickey, AIChE Spring National Meeting, Atlanta, GA, April 2005). Diese Resultate werden jedoch im Expertenkreis, wie bereits oben erwähnt, angezweifelt.  Also, 40 [mm] were achieved by Tonkovich (A. L. Tonkovich, L. Silva, R. Arora, T. Hickey, AIKhE Spring National Meeting, Atlanta, GA, April 2005). However, these results are doubted in the circle of experts, as already mentioned above.
In einen Apparat wie im Beispiel 2 beschrieben, wird ein Stoffgemisch bestehend aus Cyclohexan und n-Heptan in den angegebenen Verhältnissen eingebracht und bei den angegebenen Drücken und Temperaturen die folgende Trennung durchgeführt In an apparatus as described in Example 2, a mixture of cyclohexane and n-heptane is introduced in the proportions indicated and the following separation is carried out at the indicated pressures and temperatures
(Systemdruck: 1 atm). Dabei wurden die Resultate, wie sie in der Tabelle 3 angegeben sind erhalten. (System pressure: 1 atm). The results as shown in Table 3 were obtained.
Tabelle 3 : Ergebnisse Rektifikation C6H12/C7H16 - nach Beispiel 2 Table 3: Results of rectification C 6 H 12 / C 7 H 16 - according to Example 2
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Beispiel 3 Example 3
Hierbei wird der Apparat gemäß Beispiel 2 verwendet und die Anlage wie in Fig. 5 dargestellt, evakuiert. Durch die Erzeugung eines Unterdruckes über einen Wasserstrahl am Ende der Anlage kann ein Betriebsdruck von bis zu 0,01 [bar] eingestellt werden.  Here, the apparatus of Example 2 is used and the system as shown in Fig. 5, evacuated. By generating a negative pressure via a water jet at the end of the system, an operating pressure of up to 0.01 [bar] can be set.
In einen Apparat wie in Beispiel 3 beschrieben wird ein Stoffgemisch bestehend aus N,N- Dimethylformamid (DMF) und Wasser in den angegebenen Verhältnissen eingebracht und bei den angegebenen Drücken und Temperaturen die folgende Trennung durchgeführt (Systemdruck: 0, 1 bar). Dabei wurden Resultate, wie in Tabelle 4 angegeben, erhalten: In an apparatus as described in Example 3, a mixture of N, N-dimethylformamide (DMF) and water is introduced in the proportions indicated and carried out at the indicated pressures and temperatures, the following separation (system pressure: 0, 1 bar). Results were obtained as shown in Table 4:
Tabelle 4: Ergebnisse Rektifikation C3H7NO/H20 - nach Beispiel 3 Table 4: Results of rectification C 3 H 7 NO / H 2 O - according to Example 3
Temperatur WH20  Temperature WH20
Stoffgemisch G  Mixture G
[°C] [g/g] HETP [° C] [g / g] HETP
Zulauf WH20 [mm] ti t8 te B D Inlet WH20 [mm] ti t 8 te BD
[g/min] [g/g]  [g / min] [g / g]
1 0,6821 0,5491 61,14 55,66 67,13 0,154 0,549 2,59 73,88 1 0.6821 0.5491 61.14 55.66 67.13 0.154 0.549 2.59 73.88
2 0,4565 0,5491 62,42 51,37 75,68 0,018 0,549 3,79 50,352 0.4565 0.5491 62.42 51.37 75.68 0.018 0.549 3.79 50.35
3 0,5169 0,2132 60,11 53,90 69,80 0,071 0,383 1,33 143,82 Beispiel 4 3 0.5169 0.2132 60.11 53.90 69.80 0.071 0.383 1.33 143.82 Example 4
Anhand der Abbildungen 10 (Fig. 10a, Fig. 10b und Fig. 10c) ist die konstruktive  Based on the illustrations 10 (10a, 10b and 10c) is the constructive
Ausführung eines Apparates für höhere Durchsätze ersichtlich. Dieser Apparat ist für den Labor-, Pilot- bzw. Produktionsmaßstab geeignet. Es kann von der Konstruktion von Beispiel 1 oder 2 ausgegangen werden und es werden die (Mikro-)Strukturen der Design of an apparatus for higher throughputs. This apparatus is suitable for the laboratory, pilot or production scale. It can be assumed from the construction of Example 1 or 2 and it will be the (micro) structures of
Phasenkontaktzone nach Abbildung 6 parallelisiert. Diese Vorgehensweise erlaubt es 2 bis > 1000 solcher (Mikro-)Strukturen zu implementieren, wodurch Durchsätze von 60 g/h bis 100 kg/h realisiert werden können. Zur Gleichverteilung der Flüssigkeit in den (Mikro- )Strukturen am Kopf und Zulauf des Apparates wird ein bionisches System nach Fig. 6b verwendet. Zur Gleichverteilung des Dampfes in den (Mikro-)Strukturen am Boden des Apparates wird ein eigens entwickelter Dampfverteiler nach Fig. 6a, die den konstruktiven Aufbau dieses Verteilers schematisch zeigt, eingesetzt. Phase contact zone according to Figure 6 parallelized. This procedure allows 2 to implement> 1000 such (micro) structures, whereby throughputs of 60 g / h to 100 kg / h can be realized. For uniform distribution of the liquid in the (micro) structures at the head and inlet of the apparatus, a bionic system according to Fig. 6b is used. For the uniform distribution of the steam in the (micro) structures at the bottom of the apparatus, a specially developed steam distributor according to Fig. 6a, which shows the structural design of this manifold schematically.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mikrostrukturapparat für die rektifikative Trennung eines Stoff gemisches, umfassend eine Platte I, die eine kanalförmige Mikrostruktur aufweist, und eine Platte II, die als Gegenstück für die Platte I angebracht ist, derart, dass sich Durchlässe für das zu rektifizierende Stoffgemisch ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, aus dem die beiden Platten I und II gefertigt sind, jeweils eine thermische Leitfähigkeit von 0,001 bis 10 W.m^.K 1 aufweisen. 1. A microstructure apparatus for the rectificative separation of a mixture comprising a plate I having a channel-shaped microstructure, and a plate II, which is mounted as a counterpart for the plate I, such that passages for the mixture to be rectified, thereby characterized in that the material from which the two plates I and II are made, each having a thermal conductivity of 0.001 to 10 Wm ^ .K 1 .
2. Mikrostrukturapparat gemäß Anspruch 1, worin flüssiges Stoff gemisch, das rektifiziert werden soll, entlang der Platte I in Form einer Filmströmung geführt wird. 2. A microstructured apparatus according to claim 1, wherein liquid substance mixture to be rectified is guided along the plate I in the form of a film flow.
3. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, worin Dampf entlang der Platte II in Gegenrichtung der Filmströmung des flüssigen Stoff gemisches geführt wird. 3. Microstructure apparatus according to one of claims 1 or 2, wherein steam is guided along the plate II in the opposite direction of the film flow of the liquid mixture.
4. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte II eine Oberflächenstruktur aufweist, die eine Wirbelbildung im Dampf begünstigt. 4. Microstructure apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plate II has a surface structure which favors a vortex formation in the vapor.
5. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalförmige Mikrostruktur in der Platte I in der Form eines rechteckigen, quadratischen, halbkreisförmigen, trapezförmigen, dreieckförmigen oder elliptischen Durchlasses ausgebildet ist. 5. Microstructure apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that the channel-shaped microstructure in the plate I in the form of a rectangular, square, semicircular, trapezoidal, triangular or elliptical passage is formed.
6. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte II derart gestaltet, dass sie ein horizontales, wellenartiges Profil aufweist. 6. Microstructure apparatus according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plate II designed such that it has a horizontal, wave-like profile.
7. Mikrostrukturapparat gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil 7. Microstructure apparatus according to claim 6, characterized in that the profile
sinusförmige, trapezförmige oder dreieckförmige Einheiten, oder halbelliptische oder halbkreisförmige Einheiten, in denen Halbkreise bzw. Halbellipsen jeweils auf einer Seite einer Ebene nebeneinander geformt sind, oder in denen Halbkreise bzw. Halbellipsen aneinander, abwechselnd auf der einen und auf der anderen Seiten einer Ebene geformt sind, aufweist. Sinusoidal, trapezoidal or triangular units, or semi-elliptical or semicircular units in which semi-circles or semi-ellipses are each formed on one side of a plane next to each other, or in which semicircles or Semi-ellipses to each other, alternately formed on one side and on the other side of a plane having.
8. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kanäle/Durchlässe in den Platten I und Platten II im Apparat vorliegen. 8. Microstructure apparatus according to one of claims 1 to 7, characterized in that there are a plurality of channels / passages in the plates I and II plates in the apparatus.
9. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Platten I und Platten II und mehrere Kanäle/Durchlässe im Apparat vorliegen. 9. Microstructure apparatus according to one of claims 1 to 7, characterized in that there are a plurality of plates I and II plates and a plurality of channels / passages in the apparatus.
10. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Konstruktionsmaterialien für die Platten I und II Kunststoffe mit einer thermischen Leitfähigkeit von 1 W.m^.K"1 und darunter verwendet werden, insbesondere Polyolefine, Polyamide, Polyester, Polyether, Polyether-etherketone, Polysulfone und 10. A microstructure apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that are used as construction materials for the plates I and II plastics having a thermal conductivity of 1 Wm ^ .K "1 and below, in particular polyolefins, polyamides, polyesters, polyethers, Polyether ether ketones, polysulfones and
Polyethersulfone, insbesondere Polyether-etherketone (PEEK) oder Polysulfone (PSU).  Polyethersulfone, especially polyether ether ketone (PEEK) or polysulfone (PSU).
11. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Konstruktionsmaterialien Glasmaterialien mit einer thermischen Leitfähigkeit von 2 W.m^.K"1, insbesonder 1,5 W.m^.K"1 und darunter, insbesondere Quarzglas, ein Li-Al- Silikat-Glas, gegebenenfalls mit Anteilen von Ce- und/oder Ag-Ionen, oder Glasmaterial aus Alkali- Aluminiumsilikat verwendet werden. 11. A microstructure apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that glass materials having a thermal conductivity of 2 Wm ^ .K "1 , in particular 1.5 Wm ^ .K " 1 and below, especially quartz glass, a Li Al-silicate glass, optionally with proportions of Ce and / or Ag ions, or glass material of alkali aluminum silicate can be used.
12. Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Konstruktionsmaterialien ein Keramikmaterial mit einer thermischen Leitfähigkeit von 7 W.m"1 K"1 und darunter verwendet wird. 12. Microstructure apparatus according to one of claims 1 to 9, characterized in that a ceramic material with a thermal conductivity of 7 Wm "1 K " 1 and below is used as the construction materials.
13. Verwendung eines Mikrostrukturapparates gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 bei der rektifikativen Trennung eines Stoffgemisches als Verstärkersäule, als Abtriebssäule, oder als Verstärker- und Abtrieb ssäule. 13. Use of a microstructure apparatus according to any one of claims 1 to 12 in the rectificative separation of a substance mixture as an amplifier column, as a stripping column, or as an amplifier and output column.
14. Verfahren zur rektifikativen Trennung eines Stoff gemisches, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikrostrukturapparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die rektifikativen Trennung bei Drücken von 0,001 mbar bis 5 bar und/oder bei Temperaturen von 20°C bis 250°C durchgeführt wird. 14. A method for the rectificative separation of a mixture of substances, characterized in that a microstructure apparatus according to one of claims 1 to 12 is used. A method according to claim 13, characterized in that the rectificative separation at pressures of 0.001 mbar to 5 bar and / or at temperatures of 20 ° C to 250 ° C is performed.
PCT/EP2013/054842 2012-03-13 2013-03-11 Device for the rectificative separation of material mixtures WO2013135613A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA9001/2013A AT516938B1 (en) 2012-03-13 2013-03-11 Apparatus for the rectificative separation of mixtures

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA308/2012 2012-03-13
AT3082012 2012-03-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013135613A1 true WO2013135613A1 (en) 2013-09-19

Family

ID=47844340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/054842 WO2013135613A1 (en) 2012-03-13 2013-03-11 Device for the rectificative separation of material mixtures

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT516938B1 (en)
WO (1) WO2013135613A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020144600A1 (en) * 2000-06-06 2002-10-10 Tegrotenhuis Ward E. Conditions for fluid separations in microchannels, capillary-driven fluid separations, and laminated devices capable of separating fluids
WO2007033335A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-22 Symyx Technologies, Inc. Microscale flash separation of fluid mixtures
JP2007136280A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Kawamura Inst Of Chem Res Microfractionating device and fractionating process
US7305850B2 (en) 2004-07-23 2007-12-11 Velocys, Inc. Distillation process using microchannel technology
WO2009080591A1 (en) 2007-12-21 2009-07-02 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Micro-rectification column for the thermal separation of fluids

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020144600A1 (en) * 2000-06-06 2002-10-10 Tegrotenhuis Ward E. Conditions for fluid separations in microchannels, capillary-driven fluid separations, and laminated devices capable of separating fluids
US7305850B2 (en) 2004-07-23 2007-12-11 Velocys, Inc. Distillation process using microchannel technology
WO2007033335A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-22 Symyx Technologies, Inc. Microscale flash separation of fluid mixtures
JP2007136280A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Kawamura Inst Of Chem Res Microfractionating device and fractionating process
WO2009080591A1 (en) 2007-12-21 2009-07-02 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Micro-rectification column for the thermal separation of fluids

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.L. TONKOVICH; L. SILVA; R. ARORA; T. HICKEY, AICHE SPRING NATIONAL MEETING, ATLANTA, GA, April 2005 (2005-04-01)
K. SATTLER: "Thermische Trennverfahren", 2001, WILEY-VCH
K.-I. SOTOWA; K. KUSAKABE, 4TH EUROPEAN CONGRESS OF CHEMICAL ENGINEERING, TOPIC 6, GRANADA, September 2003 (2003-09-01)

Also Published As

Publication number Publication date
AT516938A5 (en) 2016-10-15
AT516938B1 (en) 2016-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4392738B4 (en) New water-like glass filter - has sub-micron dia. channels and formed by etching
DE69510000T2 (en) Structured packing with increased capacity for rectification systems
EP1879674B1 (en) Micro-evaporator
EP1648581B1 (en) Extraction method using a static micromixer
DE69117196T2 (en) DEVICE FOR EVAPORATING A LIQUID AND ITS SUBSEQUENT CONDENSATION
EP3436189B1 (en) Contactor
DE3342324A1 (en) GUIDE TOWER
EP0151693A2 (en) Material exchange column
EP2755732B1 (en) Distillation station
WO2001089693A1 (en) Emulsifying and separating device for liquid phases
DE1275507B (en) Thin film evaporator
WO2017194203A1 (en) Fluid collection device, material exchange column and method for producing a fluid collection device of this type
DE69008214T2 (en) Filter device.
DE69101968T2 (en) Column packing with guide devices.
EP1378281A1 (en) Tray column
AT516938B1 (en) Apparatus for the rectificative separation of mixtures
DE10106952C2 (en) Chip reactor
DE2121963C3 (en) Plate evaporator with falling liquid film
DE102018006286B3 (en) Bioreactor with filter unit and method for treating a cell broth
DE112016003131T5 (en) Mass transfer column with cross-flow for liquid and gas phases
DE112017005675T5 (en) System for performing chemical, biological and / or medical processes
EP3414508A1 (en) Cross-flow plate heat and/or moisture exchanger
DE102008037901A1 (en) Apparatus and method for separating substances in a microstructured apparatus
DE102009039397A1 (en) Microstructured evaporator
DE10210097B4 (en) Management structure reactor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13708443

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: AT9001/2013

Country of ref document: AT

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13708443

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载