CN101213004B - 使用热泵的精馏设备 - Google Patents

Abstract

一种用于解吸和增强并随后冷凝和最终增强优选的是含水混合物中易汽化成分的设备，能使用于解吸和增强的需热量通过共用的传热体(3)传递，此处热量从冷凝由解吸和增强所产生的蒸汽得到，上述蒸汽通过用热泵(26)的压缩作用得到冷凝所必需的沸点提高。设备包括两段，亦即解吸和增强段或第一段(1)及冷凝和最终增强段或第二段(2)，上述两段围绕形成间隔壁的共用传热体(3)接合，每段都由水平的部分圆筒形的外壳(13)和每端处的端壁进一步限定。每段都装备有雾化转子(4)，所述雾化转子(4)适合于从水平的部分是圆筒形外壳(13)的底部中每侧向内抛射液体，撞击共用传热体，同时轴向液体通道(5)提供液体穿过设备沿着底部延伸的连续通路。

Description

使用热泵的精馏设备

技术领域

本发明涉及一种设备，所述设备用于解吸和增强并随后冷凝和增强优选的是含水混合物中的易汽化成分，其中为解吸和增强所需的热量通过一共用传热体传递。热量来自冷凝由解吸和增强所产生的蒸汽，所述蒸汽用热泵通过压缩作用得到为冷凝所必需的沸点提高。

背景技术

按照本发明，设备包括两段，亦即解吸和增强段或第一段及冷凝和增强段或第二段，上述两段围绕一形成间隔壁的共用传热体接合，且每段都由一基本上是水平的部分圆筒形的外壳和每一端处的端壁进一步限定，而此处上述两段中每段都装备一雾化转子，所述雾化转子适合于从水平的部分是圆筒形外壳的底部每侧向内喷射液体撞击共用传热体，同时轴向液体通道提供液体穿过设备沿着底部延伸的连续通路。

设备的功能其特征在于，通过用雾化转子喷射液体混合物撞击上述传热表面达到液体、蒸汽和传热表面之间的接触，因而解吸和增强易汽化部分。所产生的蒸汽在第二段中通过热泵使其冷凝，因此放出热量到持续蒸发过程。冷凝作用通过蒸汽与传热表面之间直接接触进行，因此上述表面起冷却表面的作用，及通过将所产生的冷凝液与经过循环的冷凝液一起进行冷却和在返回到雾化转子之后，利用再循环使它与更热的蒸汽接触。因此，得到蒸汽的额外冷凝作用，并且在两种情况下，冷凝液比蒸汽中具有高的含水部分浓度，而余下的蒸汽经受两次增强效应，以便在冷凝液一次再循环期间蒸汽中易汽化部分的浓度加倍。通过建立足够的再循环次数，可以完成完全解吸易汽化部分，并且对某些产品来说，完成蒸汽的全部冷凝。上述过程顺序只能通过实现液体和蒸汽二者的连续流动完成，这可以通过轴向液体通道得到。

设备可用于许多不同的混合物，然而，焦点是对准含乙醇或氨的含水混合物，此处氨和水的混合物尤其难以处理，因为在后一种情况下，二者的沸点差值为约133℃，而对于乙醇和水来说，在大气压力下二者的沸点差仅约22℃。

精馏厂仍采用蒸发器，所述蒸发器包含作为传热表面的管道，上述蒸发器设计成倒风式蒸发器或设计成循环式蒸发器，该方法的最大缺点是整个蒸发作用用已得到其最终浓度的剩余物(remanence)进行。在最近已找到一定使用的板式热交换器方面，提到同样的缺点。具有不同类型钟罩形底部、筛形底部或接触插件的常规塔的解吸段可能变堵塞，因为有大量干燥物质能形成结壳，所述结壳可再次落下，因此堵塞液体通路。在这些***方面，可能需要从倾析或过滤开始，这样可能实施起来费用高，并且不能解吸除去的干燥物质。

带雾化转子的***喷射液体撞击传热表面提供了某些优点。转子可以如EP 1185346B1中所述设计，亦即制成具有中心管形支承中段，所述支承中段装备有合适数量的焊接于其上的U形袋，上述袋朝转子旋转的方向开口。在容器的底部处，袋的外边缘浸入液体中几毫米，因此袋收集在持续旋转期间由离心力向外抛射出的液体，所述液体形成从袋的边缘朝向外壳壁内侧的小液滴浓的云状物，并冲击在传热表面的表面上。云状物随着雾化转子的速度旋转而同时液滴用约10m/s的速度向外抛射，因此得到液体和蒸汽之间的相对速度差平均高达30m/s，这样在液体和蒸汽之间产生有效接触，从而对每个循环都得到液体和蒸汽中易汽化部分之间的平衡。

这种***利用雾化转子使液体在大力下与传热表面接触，所述***此外具有作用是设备能在蒸发器表面上不产生结壳的情况下处理有大量干燥物质的液体，并因而减少了传热作用，因此将传热表面如此设计，以使整个表面直接被喷洒。这是通过用薄板材料制造上述表面完成，上述材料用本身已知的方式折叠成若干V形垂直折叠部分，上述各折叠部分的开***替式面向两段中的雾化转子。在更大单元情况下，用若干矩形薄板制造传热表面可能是有利的，上述若干矩形薄板如此焊接在一起，以使它们形成V形表面。如果传热体用管材制成，则只有面向雾化转子的这侧没有结壳。因此，与常规***相比，上述***提供主要的优点，亦即保持传热面没有结壳。

在具有钟罩形底部、筛形底部或各种接触插件的常规垂直解吸塔中，液流只通过重力驱动，并因此只能在液体混合物含有微小量能形成结壳的物质的情况下工作，由于上述原因，必须进行倾析或过滤预处理，同时导致投资费用和能耗增加。用于这些***的蒸发器(再沸器)通过蒸发沸点最高的成分工作，并因此不能利用十分大的温升，当解吸某些液体混合物中的易汽化成分时，上述大的温升可能发生。这个问题已通过在同一体积中进行解吸和增强而同时达到连续进行的逆流效应解决。

在解吸期间液体和蒸汽之有具有有效逆流的优点用若干液体通道实现，所述液体通道优选的是，它们沿着设备的整个长度延伸，并用通道两相对端处入口和出口连接部分密封式贴合两个端表面。通道合适地用形成V形通道一侧的矩形板形成，而第二侧由部分是圆筒形外壳的内侧提供。板在其上边缘处，枢轴式与外壳壁保持一合适的距离，而底部边缘利用可调式机构保持，以便在板和内壁之间形成间隙。通道在与外壳的底部相距合适的距离处形成，此处雾化转子如此安装，以便使向外抛射撞击位于通道上方的内壁部分的液体流回到通道中。这里，某些液体与在此期间向前飞的液体一起，穿过在底部处的间隙流到雾化转子，以便再次向外抛射。其余部分液体在通道中轴向上向前流动，并流到下一个过程步骤，以便最终作为剩余物从设备中除去。

另外，按照本发明所述的设备，在冷凝段中向前流动的冷凝蒸汽和提取出的部分冷凝液之间有一逆流作为在设备端部处的回流，在该处供给经过压缩的蒸汽。其余的冷凝液和冷凝蒸汽一起流向设备的相对端，在该处将冷凝液提取出作为产品，且在该处有一连接部分用于将设备放空。

因为两段的底部和雾化转子二者都是水平安装，所以液体的整个轴向运动都在通道中进行，此处通过控制间隙宽度将液体供给到雾化转子。由于来自循环液体的影响，所以穿过设备流动的蒸汽的速度可以跨过设备的横断面任意改变一点儿，但用最大速度流动的部分在蒸汽中有稍低的易汽化成分的浓度，这部分地通过下述事实平衡，即由于浓度差别较大的结果，使液体和蒸汽之间的物质和温度的交换增加。

用于解吸和增强乙醇的设备的使用比处理具有氮含量和CO₂气体的混合物更简单，此处不能实现完全冷凝氨，部分是由于沸点差别大，部分是由于CO₂气体的含量。因此，新***具有重要的优点，即液体可以供给轴向液体通道和从轴向液体通道中抽取出，因而设备能吸收氨和解吸CO₂气体。

发酵液的处理用生物乙醇。

在设备的解吸和增强段中，一步操作从由雾化转子抛射出液体开始，因此实现液体和蒸汽之间的接触相当于常规精馏塔的一步中的接触，但在液体的一次循环的情况下，液体冲击在传热表面上，此处在开始时所产生的蒸汽比产生蒸汽的液体有高得多的乙醇浓度。因此，解吸和增强造成输出加倍，且回流可以减少约一半，因此得到相应的能耗减少。

在压缩之后，将通过解吸和增强这样产生的蒸汽供给到冷凝段，并开始与传热表面接触，这里所述传热表面起冷却表面的作用，且所产生的冷凝液比形成冷凝液的蒸汽有较高的水浓度。因此其余的蒸汽得到增加的乙醇浓度。同时，所得到的冷凝液与循环的冷凝液一起冷却降温，且当它飞到雾化转子并向外抛射时，这样通过与更热的蒸汽接触和相应增强其余的蒸汽导致额外的蒸汽冷凝作用。另外，这样通过冷凝液的一次循环可得到双效。

如果用这个过程得到可能最高的乙醇浓度，则该过程可以用不同方式实施。如果尽可能大的一部分增强是在冷凝作用期间发生，则需要较少的回流，但现已发现，待蒸发的混合物具有水含量比用在解吸和增强段1中完全增强所得到的水含量高，因此对于蒸发产生较低的能耗。为了得到理论能耗的想法，可以通过McCape-Thiele图进行计算，此处计算是基于摩尔数(mol.)。从比如10000kg发酵液开始，所述10000kg发酵液具有纯乙醇量为1000kg，由于低共熔点，上述乙醇量只能增强到最高为88mol-％，起始浓度为约4.16mol-％，所述浓度处于与乙醇浓度约为29mol-％的蒸汽平衡，在常规精馏塔中，回流加产品可以是约为88/22＝4，但因为***在接近双效的情况下工作，所以可以预期回流加产品是2。因此，待压缩的蒸汽是：

1000kg/46kg/kmol×(100/88)×2＝49.41kmol.

施加0.5ata(绝对大气压)的吸气压力和1.5ata的反压，得到蒸汽体积为22.4×49.41×336/273℃×1/0.5＝2725m³/h。

能耗是：1.4/0.4×5000×2725/3600×(-1+(1.5/0.5)^(0.4/1.4))＝4884kgm/s＝47.9kW/h，

47.9kW/h/(1000/0.95kg/l)＝0.0455kW/kg 95重量％乙醇＝0.036kW/l 95重量％乙醇。

假定价格是大约0.45DKK(丹麦克朗)/kWh(千瓦时)，所述价格用于这一目的不罕见，则以100％效率为基础，1升乙醇的成本为0.016DKK，同时假定可得到比较良好的效率。

因此，若使蒸汽在解吸和增强段中增加到接近低共熔点组成，则最终的增强部分有利的是可以在冷凝段中进行，并且通过给雾化转子定尺寸用必要的冷凝液循环次数而没有任何成本。而且，当在出口处剩余物的温度相当于水的沸点时，则在蒸汽通往热泵的出口处，温度比乙醇的沸点高不大于1℃，或者比水的沸点低大约20-22℃。在用精馏塔、再沸器和热泵的常规设施中，仅是剩余物蒸发，且只是具有最大乙醇浓度的蒸汽冷凝，而制造厂家公开声称，让热泵在低的温差或压力差的情况下工作是最经济的。原则上，新***和常规***二者是在相同的吸气或冷凝压力下工作，然而，在用常规***的情况下，当蒸汽穿过精馏塔流动时，由于它们的高度高达30m，所以必需施加相当大的压降。

这里，传热体在新***的过程体积内部的位置是有利的，因为温度差按平均值高10-11℃，因此，对旧***来说可用的温度差为大约7℃，而对新***来说可用的温度差为7+10.5℃。当给两个***的传热表面定尺寸时，倘若它们有相同的生产能力和在两个***中传热系数相同，则可得到：

新***面积×17.5℃＝旧***面积×7℃，

因此得到：

新***面积＝旧***面积×(7/17.5＝0.40＝40％)，

但因为在新***中解吸和增强二者都有加倍输出，这意味着因为过程是在过程体积本身中进行，所以通过利用面积约为旧***所必需的面积的大约20％的传热表面，就能得到与旧***相同的生产能力，因此得到大大节约授资费用。

循环的冷凝液与蒸汽之间的接触特别有效，因此毫无疑问***是可供使用的。在这方面重要的细节是冷凝液穿过设备的连续通路用轴向液体通道控制，并且如果在通道的两端处形成管道连接部分，则能在逆流中用蒸汽提取出一部分冷凝液，所述一部分冷凝液相当于回流量。在设备的相对端处，使最后部分蒸汽冷凝，因此能提取出最大含量约为88mol.％乙醇的产品。

由于同样的温度用于解吸和冷凝的结果，所以能耗较低，此外没有建造常规解吸和增强塔那样造价高，此处所述造价高可认为这些是高度高达30m的塔，且当蒸汽穿过塔流动时有较多的损耗，所述损耗与所选择的接触插件类型有关，但在任何情况下都导致能耗增加。

在每个步骤情况下，在蒸汽向前移动，同时在冷凝液和蒸汽二者中得到相同的乙醇浓度的地方，乙醇的浓度增加变得越少，而达到所希望的浓度越高，因此必需建立的步骤越多。因此，所必需的回流量取决于这点及设备入口处粗产品的浓度二者。例如，回流加产品为2，此处必需将冷凝液的50％循环到解吸段，而留下的50％蒸汽与作为产品提取的冷凝液同时冷凝，且对增强应用大为减少的步骤数就足够了，因此回流量、温度和压力差减少，它们全都产生显著节能。

包括一定量待分离的氨的混合物要求处理，所述处理与混合物中氨的浓度有关。例如，液体肥料具有较小的浓度，而当利用氨/水混合物以碳酸氢铵的形式吸收CO₂的能力时，含有显著更高的浓度。

在曝露于脱气作用之下后，液体肥料具有氮含量约为0.3％，所述氮含量主要是以碳酸氢铵的形式存在。当加热到高于70℃时，上述碳酸氢铵离解成CO₂及铵离子与氨的含水混合物。如果在设备的解吸段的入口处将液体肥料预热到沸点，则当与传热表面接触时，上述液体肥料在随后供热时产生蒸汽，所述蒸汽有一氨浓度处于与液体肥料中的氨平衡，亦即蒸气中的氨浓度比已产生蒸汽的液体肥料中氨浓度高大约10倍。在液体肥料流向剩余物出口，其中包括重复地向外抛射撞击传热表面期间，及每次与其接触时，液体肥料都产生一定量蒸汽，所述蒸汽具有氨浓度处于与蒸发的液体肥料平衡，亦即如果液体肥料包括0.1％的氨，则所产生的蒸汽含约1％，该比例适用于较大的范围。在与热表面接触时，液体肥料流回到雾化转子并再次向外抛射，因此开始与在逆流中流动的蒸汽密切接触，上述蒸汽具有较高的温度和较小的氨浓度，因此导致额外的将氨从液体转移到蒸汽。解吸需要热能用于解吸所供给的液体及任意地所需的回流二者。为了实施这个过程，条件是解吸在液体肥料重复循环的情况下连续进行，这是利用液体肥料在轴向通道中通过设备来达到目的。与逆流蒸发同时，解吸的蒸汽流回到液体肥料入口，以便与CO₂气体一起从入口继续流到过程的下一段，这既不是液体肥料所必需，也不是蒸汽所必需，因此，实际上对解吸和增强没有影响。

当液体肥料到达已产生氨/水蒸汽的剩余物出口时，它通过过渡段的自由截面积返回，处于与循环的肥料一直接触，因而在液体肥料和蒸汽二者中的氨浓度始终保持平衡。同时，这种简单的构造可通过实现完全逆流而提供在液体肥料中有相当大干燥物质含量的情况下工作、作为解吸段及减少热泵能耗的可能性，因为在从雾化转子离心之后在液体肥料和蒸汽之间再次达到平衡，且以后当液体肥料冲击在热表面上时，所产生的蒸汽具有比液体肥料高得多的氨浓度。然而，为使剩余物达到完全没有氨的一个先决条件是保持高pH值。

若将蒸汽压缩到合适的冷凝温度，则在设备的端部处将蒸汽循环到冷凝段，在设备端部处温度最高。蒸汽连续循环穿过整个设备，而与蒸汽的逆流回流相对应的这部分冷凝液循环回到蒸发段。

同时，构成产品的其余蒸汽含有全部CO₂量，且继续流到设备的相对端，而同时使CO₂气体冷凝，在该处加入的水量足够用于洗涤气体和用于吸收最后留下的与纯水达到平衡的氨。

水与所得的冷凝液一起在逆流中流回蒸汽，开始时，只有少量氨/水蒸汽直接冷凝，因为气体含量高，但抛射撞击冷却表面的液体-水和冷凝液冷却降温，且当随后向外抛射与更热的蒸汽接触时，达到必要的蒸汽冷凝作用，且在液体每次循环情况下，水和蒸汽中的氨得到新的平衡。当蒸汽已达到所需的强度，且所得到的冷凝液以回流形式循环回到蒸发器段时，形成用于解吸的氨/水混合物的出口。

烟气含一定量CO₂气体，所述CO₂气体可通过用氨和水的混合物除去，它以碳酸氢铵和水的混合物形式存在。在DK专利No.173513中所公开的涤气器可用作涤气器，因为它能在轴向通道中不同部位处加液体介质，以便最终涤气可例如用纯水进行。

通过涤气器之后，使液体混合物回流到设备用于将碳酸氢铵分解成CO₂气体和氨，且因为涤气可在涤气液比液体肥料中氨浓度高得多情况下进行，所以单独解吸，或者很合适的回流就够了，因此热泵可在小压差和低功耗情况下工作。在绝热缩压情况下单独用热泵除去1公吨CO₂气体可达到理论功耗为15kW，并且很显然，这种***即使在一适中泵效率的情况下也能满足需要。

附图简介

下面，参照附图详细说明设备及其不同功能，此处

图1示出按照本发明所述的设备的剖视图，和

图2示出穿过按照本发明所述的设备的水平剖视图。

实施发明的最佳方式

图1和2示出设备的剖视图，所述设备包括解吸(strip)和增强段1与冷凝和最终增强段2及共用传热体3，所述传热体3通过在上述两段之间构成共用壁将该两段分开。其余的外壳壁优选的是部分圆筒形的壁13，且端部具有固定部分7用于安装雾化转子轴承8，而端壁中剩余的开口通过活动盖9闭合，所述活动盖9装备有用于液体和蒸汽的不同连接部分，同时起进入孔盖的作用。原则上，两段的组件本身已知并相同，然而，它们的功能不同。每一段都装备有雾化转子4和轴向液体通道5。上述每一段的功能一部分是控制液体流入雾化转子4，一部分是保证穿过设备轴向输送液体混合物，由于操作方式，上述输送必须水平进行。共用传热体3通过用本身已知的方式将板材折叠成锐角的V形折叠而具有大的表面积和大的刚度，参见图2，上述折叠部分交替式面向通往解吸和增强段1，亦即蒸发段1中的雾化***和冷凝和最终增强段2，亦即冷凝段2中的雾化***的开口，且在这里蒸发段1中的操作是基于用大量的力将粗产品向外抛射撞击传热表面，及在这里在液体从雾化转子向外抛射以碰撞传热表面期间得到液体和蒸汽之间的有效接触。

蒸发段1装备有用于待处理的粗产品的液体入口10，或者如果要求额外增强的话装备有用于回流的入口，上述待处理的粗产品具有易汽化的成分。在后一种情况下，粗产品必需在入口24处供应到轴向液体通道5，所述入口24在关系上与用于在一侧上增强而在另一侧上解吸的热需要量相对应。液体清除剩余物在出口11处进行。粗产品在入口和出口之间的处理由V形液体通道5控制，所述V形液体通道5在倾斜的板12和外壳壁13之间形成。倾斜的板12的顶部边缘14枢转式保持在与外壳壁相距合适的距离处，以便通道具有液体轴向流动所需的横截面积，而底部边缘可调式保持，以便形成可调的间隙15，穿过可调的间隙15液体混合物可以与从传热体3另一侧回流的液体混合物一起流到雾化转子4，用于重复离心。经过离心的液体混合物撞击在通道上方的壁上的这部分流回到上述通道中，并且在通道底部处的间隙15必需如此调节，以便补偿可能的粘度增加并得到在通道中合适的液位下降，以便驱动液体流向剩余物出口11。液体混合物持续逐步通过设备的通路由控制入口10和出口11进行控制，以便热泵在恒定的功耗下运行。

因此抛射液体的雾化转子包括一部分撞击在液体通道5上方的壁上的部分，一部分撞击在传热体上的部分，且这里雾化转子4的构造可用于达到所希望的抛射/雾化进程。上述转子制成具有中心管形支承中段16，所述支承中段16装备有合适数量焊接于其上的U形袋17，所述U形袋17朝转子旋转的方向开口。通过使袋的横向尺寸和深度及斜度适应转子的圆周，在外壳的整个横截面积中抛射期间得到液体和蒸汽之间的有效接触及使液体充分流到用于蒸发的传热表面。同时，即使在使用高干燥物质含量时，表面也可以保持没有结壳，因为液体是用很大速度抛射。转子4安装在设备的底部附近，并且当设备的液体含量低时，袋的变尖的边缘18浸入液体中是如此之深，以致在它们经过液体期间装满液体，并且一旦袋中的液体通过转子的旋转速度停止，则离心力将把液体以薄膜形式推向袋的外边缘18的外部，因而快速分散成小的液滴，同时形成相关的云状物19，上述云状物19从袋的边缘向前延伸，冲击在设备的壁上和传热体6上，并随着雾化转子的速度旋转。当液体混合物向外抛出冲击传热表面时，供给传热表面的液体量显著大于蒸发的液体量，因此浓度变化范围不大，以致防止了蒸汽和液体中易挥发成分的浓度之间的实际上完全平衡。

在解吸和增强段1中所产生的蒸汽向前流向出口20，所述出口20任选地穿过***的防护板直接通向热泵26。在此期间，由于雾化转子4在底部处***液体中的结果，所以防止了蒸汽循环，因此，液滴向前旋转的凝结云状物19必需透过蒸汽，在这里液滴有一绝对速度为约10m/s，但将达到对蒸汽的相对速度，所述相对速度或许是在平均值约为30m/s范围内，并因此达到液体和蒸汽之间特别有效的接触。

在液体混合物穿过带有重复的出口的轴向液体通道5流到雾化转子4期间，整个轴向运动将与所产生的蒸汽逆流，并在每次抛射期间在自由的横截面积中得到液体混合物和蒸汽之间的密切接触，并因而在液体再次与传热表面接触之前达到在液体中和蒸汽中易蒸发相浓度之间的平衡。因为循环液体的量比蒸汽量大许多倍，所以在蒸发期间所产生的蒸汽处于与蒸发液体混合物平衡，并且因为所产生的蒸汽具有比液体高的易蒸发部分浓度，所以液体中的易挥发部分的浓度减小。在蒸发之后，当液体流回到雾化转子并再次向外抛射时，它与逆流的蒸汽接触，所述蒸汽具有较高温度和较低浓度的混合物中易汽化部分。这种不平衡通过下述方法解决，即蒸汽释放出热量到液体中，这样产生易汽化部分的额外汽化作用，也就是说，在每个步骤期间，易汽化部分用两种方法转变成蒸汽，即部分通过在传热表面处从液体中直接汽化的方法和部分利用随后在抛射液体期间液体和蒸汽接触的方法。由于在过程体积中进行解吸和增强的结果，所以分开的解吸塔可以节约成本，因为易汽化成分的总量可以通过建立足够数量的步骤解吸，并且由于在解吸期间双输出的结果，所以与按常规建造的装置相比，使功耗大大节约。

原则上，乙醇和氨的解吸尽管有大的温度和压力差但是相同，且实际上CO₂气体量仅对氨的解吸有很小影响，因为在从液体肥料中解吸之后，气体和蒸汽一起立即送到过程的下一个步骤。

如上所述，生物乙醇的解吸和增强比较简单，并且因为通常希望最高可能的乙醇浓度，所以发酵液必需在入口24处供应给设备，因为来自冷凝段2的回流是通过入口10送回到蒸发段1。将经过解吸和增强的乙醇蒸汽在标号26处压缩并通过入口27供给到冷凝段2。蒸汽与传热体6接触进行冷凝，所述传热表面在这里起冷却表面的作用，并且因为乙醇已在蒸发段1中尽可能多的增强，所以在冷凝段2中所形成的冷凝液浓度与蒸汽中的浓度相同，因此，在冷凝作用中没有增强。所得到的冷凝液与循环的冷凝液一起冷却降温，并且当随后向外抛射成与蒸汽接触时，产生蒸汽的额外冷凝作用，因此，整个操作是用双增强效应进行。强度通过控制通过乙醇出口22提取出的产品量进行控制，并且提取回流通过用恒定能耗运行的雾化转子控制。

如果来自蒸发段1的产品未尽可能多的浓集，则从入口27流到冷却表面的蒸汽形成其乙醇浓度比蒸汽低的冷凝液，因此使其余蒸汽增强。同时，所得到的冷凝液与再循环的冷凝液一起冷却降温，并且当它向外抛射后与蒸汽接触时，则蒸汽冷凝并因此将留下的蒸汽增强。因此，在每次冷凝液再循环的情况下乙醇都是二次增强，并且能在完全没有常规解吸和增强塔的情况下处理发酵液，因为它能实现具有必要能力的热泵，且对冷凝液不难得到必要的再循环次数。因此，通过蒸汽和冷凝液之间的逆流冷凝作用，能得到必需的增强。与回流相对应的冷凝液从液体通道5的端部提取，在该处从入口27供应经过压缩的蒸汽，回流回送到蒸发段1的入口10，并返回到过程的解吸和增强。

此后留在冷凝段2中的蒸汽尽可能多的增强，并构成产品，因此，冷凝作用的最后部分是没有增强的纯粹冷凝作用，而蒸汽和冷凝液可以平行流到该段的相对端，在这里冷凝液是穿过出口22从轴向液体通道5提取，而蒸汽则完全冷凝。然而，端盖设置一放空连接部分21，所述放空连接部分21用于除去任意未冷凝的成分。如显而易见的，制造一种设备用于在不需要使用常规塔的情况下从发酵液中解吸和增强乙醇，而同时相当节约是可行的。

可以使用同样构造的设备来处理包括一定量碳酸氢铵的混合物，例如用于处理通过入口24供应的液体肥料，因为氨的浓度是如此之低，以致必需用额外的增强进行操作，并将回流通过入口10送回到解吸段。解吸实际上与CO₂气体的量无关，上述解吸持续到在过程中与经过解吸的含氨蒸汽一起流动，所述含氨蒸汽在它出口20到热泵26的通路中增强。在解吸过程中热传递没有困难，因为液体肥料被抛射撞击传热表面，并且回流在蒸发段1的增强部分中是纯粹的馏出物，这也不会造成困难。

在用热泵26压缩之后，将蒸汽/气体混合物通过入口27送入冷凝段2中，并在与传热表面恒定接触下流到该段的相对端。因此，所得到的冷凝液处于已提供冷凝液的蒸汽平衡，这意味着在冷凝液中氨的浓度仅约为蒸汽中浓度的1/10，并因此将其余的蒸汽增强。此外，冷凝液向内抛射撞击传热表面冷却降温，所述表面现在起冷却表面的作用，并且当上述冷凝液向下流到雾化转子4，并在向外抛射后与较热的逆流蒸汽接触时，所述逆流蒸汽导致氨蒸汽的进一步增强，冷凝液的每次再循环都是用它进行蒸汽中氨的二次增强，因此很显然，氨可以在不投入常规增强塔的情况下充分增强。

在冷凝作用开始时，有一小的分压从CO₂气体得到，上述压力随着蒸汽冷凝而不断增加，并且这可能有下述副作用，即气体在蒸汽的冷凝作用期间一道被运送，并且因为上述气体不能冷凝，所以将形成覆盖冷却表面的一层，所述层防止蒸汽接触冷却表面。对于常规冷凝器来说，这可能有完全毁坏的效应，然而，当用新***时，它只有有限的效应，因为气体不防止冷凝液抛射撞击冷却表面，并因此防止冷却降温，或许和冷凝液一起防止蒸汽夹带抛射出的冷凝液。在随后的液体和蒸汽之间接触的情况下抛射期间，与较热蒸汽接触的经过冷却的空气接受进一步增强。

当蒸汽在冷凝期间于设备中进展到一定程度，以致逆流中必需的回流冷凝液送回到汽化段1时，从冷凝段2的回流出口25到蒸发段1的入口10，CO₂气体的浓度不断增加的蒸汽在设备中会继续与所得的冷凝液平行流动，但因为气体的分压增加，所以冷凝温度如此急剧下降，以致不能转移用于汽化，并且放空气体伴随相应体积的蒸汽，同时由于汽化而造成损失。在汽化段1中加入另外的蒸发器的解决方案相当复杂，并且发现，问题是用新***通过用供应的水吸收氨解决。

在新方法中，在端盖23的连接部分处向轴向液体通道供应一定体积的水，上述体积是以得到有效洗涤CO₂气体，并完全冷凝蒸汽中的氨。随后，水继续在具有蒸汽和气体和具有恒定吸收冷凝液的逆流中与经过吸收的冷凝液在一起，直至冷凝液中的氨量与液体肥料的氮含量相对应，上述液体肥料通过位于达到所希望的浓度的出口28从轴向液体通道吸收。

CO₂气体通过放空连接部分21导出。在使用CO₂气体情况下，气体可以冷凝，然而，压缩机可能必需输送在70巴范围内的压力，这种解决方案可以实现，因为冷却装置目前使用上述气体作为冷却剂。

所得到的用于实现从包括碳酸氢铵的溶液中经济分离氨和CO₂的解决方案也可任意可供选择的解决方案供从含氨的烟气中除去CO₂，因为氨/水混合物可以通过在合适温度下洗涤这种混合物分离气体。对这种很经济的解决方案起作用的因素是结合44kg CO₂仅用17kg氨，所述氨也被回收。洗涤可以用EP 1185346B1中所公开的设备进行，因为它能在轴向液体通道中的不同地方加入液氨，因此最终洗涤可以用例如纯水进行。

在通过了涤气器之后，将液体混合物送到设备的蒸发段1液体入口10，或者如果要求增强，则送到入口24，所述入口24在入口10和出口11之间有一合适位置，所述位置与所要求的增强相对应。供给入口与液体通道不必有固定连接部分，因为雾化转子将给供应的液体直接开始调节再循环。因为分离CO₂气体可以在较高的氨浓度下进行，所以预期仅需要纯解吸或仅是轻微的增强，因此，热泵具有有利的工作条件。在绝热压缩与解吸1公吨CO₂气体相应的蒸汽量的情况下，单独用于驱动压缩机的14kW的理论功耗显然可达到，并且因为设备可以在不需要常规解吸和增强塔的情况下提供解吸和增强，所以投资相当合适。***的唯一缺点是与发电厂的需要相比单机容量小。

Claims (5)

1.用于解吸和增强及随后冷凝和增强含水混合物中易汽化成分的设备，所述设备包括用于压缩蒸汽的热泵(26)和传递解吸和增强所需的热量的传热体(3)，此处热量从冷凝蒸汽得到，上述蒸汽用热泵(26)通过压缩作用由解吸和增强所产生，上述设备包括两段，亦即解吸和增强段(1)及冷凝和最终增强段(2)，上述段围绕形成间隔壁的共用传热体(3)结合，每段都由水平的部分圆筒形外壳(13)和上述段的每端处的端壁进一步限定，及此处每个上述段都装备有雾化转子(4)，所述雾化转子(4)适合于从水平的部分圆筒形外壳(13)的底部的每侧向内抛射液体撞击共用传热体，轴向液体通道(5)提供沿着圆筒形外壳(13)的底部延伸穿过设备的连续液体通路。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，上述轴向液体通道都由可调节的板部分限定，所述可调节的板在上述轴向液体通道的底部处形成可调节间隙。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，解吸和增强段(1)设置液体入口(24)，上述液体入口(24)位于部分圆筒形外壳(13)的底部处外壳(13)的两端壁之间，并设置剩余物出口(11)，上述剩余物出口(11)位于部分圆筒形外壳(13)的底部处邻近外壳的第一端壁(9)，并设置蒸汽出口(20)，上述蒸汽出口(20)处在相对的第二端壁中，且蒸汽出口(20)通过热泵(26)由蒸汽入口(27)连接到冷凝和最终增强段(2)上，上述蒸汽入口安装在冷凝和最终增强段(2)的第一端壁中邻近解吸和增强段(1)的第一端壁(9)，及冷凝和最终增强段(2)设置回流出口(25)，所述回流出口(25)安装在部分圆筒形外壳(13)的底部处邻近冷凝和最终增强段(2)的第一端壁，并在解吸和增强段(1)的底部处邻近解吸和增强段(1)的第二端壁和回流入口相连，并设置冷凝液出口(28)和蒸汽出口(21)，上述冷凝液出口(28)位于冷凝和最终增强段(2)的底部处冷凝和最终增强段(2)的两个端壁之间，而上述蒸汽出口(21)安装在与冷凝和最终增强段(2)的第一端壁相对的冷凝和最终增强段(2)的第二端壁中。

4.按照权利要求3所述的设备，其特征在于，冷凝和最终增强段(2)装备一热水入口，所述热水入口在冷凝和最终增强段(2)的底部处紧挨着冷凝和最终增强段(2)的第二端壁。

5.按照权利要求1-4中任一个所述的设备的使用，其特征在于，设备是用于从烟气中除去CO₂的***的一部分，此处将氨和水的混合物供应给涤气器，此处将烟气供给到涤气器的一端，而氨/水混合物供给到另一端。

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