DD201647A5

DD201647A5 - Vorrichtung zum konzentrieren waessriger loesungen von glykol

Info

Publication number: DD201647A5
Application number: DD23281481A
Authority: DD
Inventors: Vincenzo Lagana; Virginio Cavallanti
Original assignee: Snam Progetti
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1981-08-26
Publication date: 1983-08-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konzentrierung waessriger Loesungen von Glykolen nach dem Prinzip der Multieffekt-Destillation. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung, mit der unter Einsparung betraechtlicher Betriebskosten auf einfache und wirtschaftliche Weise waessrige Glykol-Loesungen konzentriert werden koennen. Erfindungsgemaess erfolgt die Konzentrierung in einer einzigen Kolonne, welche in mehrere Abschnitte unterteilt ist und jeder Abschnitt Filmaustauscher und zumindest eine Tasse besitzt und das Kondensat von einem Abschnitt zum anderen Abschnitt ueber ein Siphonrohr weitergeleitet wird. DD#AP

Description

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Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Lösungen von Glykol Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Glykol-Lösungen, durch Multieffekt-Destillation.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher erfolgte die Konzentrierung wässriger Glykol-Lösungen vermittels einer Serie von hintereinander angeordneten Rückkochern und Verdampfern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Vorrichtung, mit der das Konzentrieren wässriger Glykol-Lösungen auf einfache und wirtschaftliche Weise unter Einsparung von Betriebskosten ausgeführt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einzige Kolonne in vertikaler Anordnung zu verwenden.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Konzentrierung verdünnter Glykol-Lösungen einfach und mit geringem Dampfaufwand in einer einzigen Kolonne durchgeführt, welche in verschiedene Stufen unterteilt ist und die nach dem Prinzip der Multieffekt-Destillation arbeitet unter Anwendung von vertikalen Filmaustauschern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für Konzentrierung wässriger Lösungen von. Glykolen, erfolgt in einer einzigen verti-

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kalen Kolonne, welche in eine Anzahl von zylindrischen Abschnitten unterteilt ist und jeder Abschnitt aus folgenden Bauteilen besteht:

a) ein oder mehrere Filmaustauscher mit vertikalen Rohrbündeln ohne äußerem Mantel;

b) eine oder mehrere kleine Tassen, die jeweils an ihrem Boden mit der oberen Rohrplatte von einem der Filmverdampfer des gleichen Abschnitts verbunden ist; die im letzten Abschnitt ohne Filmverdampfern mit dem Rohr in Verbindung steht, welches in das Vorratsgefäß für die konzentrierte Glykol-Lösung führt; der obere Teil der Tassen ist mit der unteren Rohrplatte von einem Filmverdampfer des darüberliegenden Abschnitts verbunden und die Tassen im ersten Abschnitt stehen direkt mit den Speiseleitungen für die zu konzentrierende Glykol-Lösung in Verbindung;

c) Abdichtungs-System und System für die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit am Boden jeder kleinen Tasse zum Zwecke der Einstellung des Übergangs der Glykol-Lösung aus der kleinen Tasse in den darunterliegenden Filmaustauscher;

d) Öffnungen im oberen Bereich der Seitenteile jeder kleinen Tasse mit Ausnahme der kleinen Tasse im ersten Abschnitt;

e) ein oder mehrere Siphon-Rohr (e) die in Verbindung stehen mit zwei einander zugeordneten Abschnitten zur Überführung des sich in jedem Abschnitt sammelnden

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Kondensats in den nächsten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt mit Speiserohren für die zu konzentrierenden Lösung zu den kleineren Tassen (b) und zur Einführung von Sattdampf zum Aufheizen der Lösung ausgestattet ist, während der letzte Abschnitt mit Rohren für den Austrag der Kondensate der konzentrierten Glykol-Lösung und einer Leitung zum Anschluß an das Vakuumsystem ausgestattet ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.

In der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema für eine Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Glykol-Lösungen nach dem bekannten Verfahren;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt.

Nach dem in der Fig. 1 dargestellten bekannten Verfahren werden wässrige Glykol-Lösungen geringer Konzentration über eine Leitung 1 in einen Wärmeaustauscher 2 geleitet, wo sie mit Hilfe von Dampf 3 erwärmt werden, woraufhin die Lösung in den ersten Verdampfer V^ gelangt.. Vom Boden des Verdampfers V₁ wird die etwas angereicherte Lösung abgezogen und über eine Leitung 4 und 5 einem Wärmeaustauscher 6 und von dort in einen zweiten Verdampfer V^ geleitet, aus welchem sie wieder über eine Leitung 7 und einen Wärmeaustauscher 8 und eine Leitung 9 in einen dritten Verdampfer V- überführt wird. Daraus gelangt sie über eine Leitung 10,

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einen Wärmeaustauscher 11 und eine Leitung 12 in den letzten Verdampfer V., der bei einem Unterdruck von etwa 200 mbar (150 mm Hg) gehalten wird. Der Unterdruck wird mit Hilfe eines Ejektors 16 erzeugt.

Im Verdampfer V. wird die Lösung weiter konzentriert und schließlich über eine Leitung 13 mit Pumpe 14 einem Vorratsgefäß 15 zugeführt.

Aus dem. Kopf der ersten drei Verdampfer austretende Ströme, enthalten geringere Anteile von GIykol, werden in den Wärmeaustauschern 6, 8 bzw. 11 kondensiert und in den Gefäßen 17 bzw. 18 aufgefangen.

Das Kopfprodukt aus dem letzten Verdampfer V, wird in einem Kühler 19 kondensiert und zusammen mit den anderen glykolhaltigen Kondensaten in die Anlage rückgeleitet.

Um übermäßige Glykolverluste in den Dämpfen zu vermeiden, wird Waschwasser über eine Leitung 20 in den Kopf der Verdampfer V-j und V. eingeführt.

In der Figur 2 ist schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konzentrierung wässriger Lösungen von Glykolen in Form einer vertikalen Kolonne gezeigt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform sind vier Abschnitte mit jeweils einer einzigen Tasse und einem einzigen Filmaustauscher in jedem Abschnitt gezeigt.

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In der Kolonne 1 sind die ersten drei Abschnitte 1a, 2a, 3a und die letzten drei Abschnitte 7a, 8a, 9a gezeigt, während die drei mittleren Abschnitte aus Raumgründen entfielen.

Die zu konzentrierende Lösung, welche warm aus einer Äthylenoxidanlage kommt - die Umsetzung Äthylenoxid mit Wasser zu Glykolen ist exotherm -, wird über die Speiseleitung 2 auf die erste Tasse 4 aufgegeben und gelangt von dort durch das System 6 für die Abdichtung und Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit in den Filmverdampfer 8, wo sie weiter mit Hilfe über die Leitung 5 zugeführtem Frischdampf erwärmt wird. Die Lösung strömt weiter über die darunterliegenden Tassen 4 und Filmverdampfer 8, und wird dabei zunehmend konzentriert, bis in den letzten Abschnitt 9a, wo sie maximale Konzentration erreicht und von wo sie über eine Leitung 10 in ein Vorratsgefäß geführt wird.

Die auf den Tassen 4 entwickelten Dämpfe werden nach den Ableitungen 7 entspannt und außerhalb der Rohre der Filmverdampfer 8 kondensiert, während gleichzeitig die in den Rohren strömende Lösung erwärmt wird.

Die sich am Boden jedes Abschnittes sammelnden Kondensate werden von einem Abschnitt in den anderen Abschnitt über das Siphonrohr 9 geleitet und schließlich über eine Leitung 11 ausgetragen. Die mit Ventilen 12 versehenen Leitungen dienen zur Überführung möglicherweise vorhandener inerter Gase in den nächsten Abschnitt bis in den letzten Abschnitt, von wo sie über eine Leitung 13 an das Vakuumsystem abgegeben werden. Um die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Verfahren und der dafür angewandten Anlagen zu zeigen, wurden folgende Versuche

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durchgeführt und zwar nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung in einer einzigen Kolonne, wobei jeweils die gleiche stündliche Menge an Glykol-Lösung bei der gleichen Temperatur und unter dem gleichen Druck konzentriert wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Aufstellung gegenübergestellt:

	erfindungsgemäß	Stand	der Tech-	3 bar
		nik		kg/h
12,7 &-ige	41370 kg/h	41370	kg/h	,85 Gew.-%
Glykol-Lösung				⁰C
Temperatur	150 ⁰C	150 ⁰C	,2 bar
Druck	13 bar	1	0 kg/h von
cone»Lösung erhalten	5900 kg/h	5952
Konzentration	88 Gew.-%	84
Austrittstemperatür	73 ⁰C	84
Austri ttsdruck	0,1 bar	0
Dampfverbrauch	1690 kg/h von 3,7	bar 915

17 bar

Bei diesem Beispiel betrug die Konzentration der ankommenden Losung 12,7 Gew.-% und der ausgetragenen Lösung 88 Gew. Bei Änderungen der Konzentration an der Eintritts- oder Austrittsstelle sind auch Drucke und Temperaturen am Kolonneneintritt und -austritt zu variieren.

normalerweise wird für eine Glykol-Konzentration von 0 % bis 100 % ein Druck von 20 bis 0,03 bar und eine Temperatur zwischen 200 und 30 ⁰C benötigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:

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a) Beträchtliche Einsparung von Heizdampf: der Dampfverbrauch zum. Konzentrieren von 41,37 t/h Lösung beträgt bei dem Stand der Technik 9,15 t/h gegenüber etwa 1,69 t/h mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dies entspricht einer Dampfeinsparung von

9,15 - 1,69 . 100 * 81,5 %» 9,15

b) Geringerer Aufwand zur Herstellung von Sattdampf zur Beheizung, da der Dampfdruck bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 3,7 bar ausreicht, während man beim Stand der Technik 17 bar benötigt. Der Druck des Sattdampfs beträgt entsprechend der Anfangs- und Endkonzentration der Lösung 2 bis 4 bar«

c) Größere Einfachheit und Zuverlässigkeit des Systems als Ganzes; die einzige Kolonne nach der Erfindung ersetzt eine Anordnung von mehreren Kolonnen nach dem Stand der Technik.

d) Die geringen Betriebskosten gestatten die Amortisation der Investition für die Anlage innerhalb von etwa zwei Jahren. Die Kosten für eine Anlage nach der Erfindung für die Verarbeitung von 41,37 t/h Lösung werden auf etwa 1050 Millionen geschätzt. Nimmt man eine Arbeitszeit von jährlich 8 000 Stunden an, die Kosten für Sattdampf von 3,7 bar mit 7 LireAg und die Kosten für Sattdampf von 17 bar mit 10 LireAg so erreicht man nach der Erfindung eine Einsparung von (10 χ 9150 - 7 x 1690) χ 8000 = 637,4 Millionen/Jahr, was eine Amortisation des investierten Kapitals von 1050 Millionen in weniger als zwei Jahren bedeutet.

Claims

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Erfindtingsana pruch
1. Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Lösungen von Glykolen nach dem Prinzip der Multieffekt-Destillation, gekennzeichnet durch eine vertikale Kolonne (1) mit Übereinander angeordneten vertikalen Filmverdampfern (8).
2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolonne (1) in eine Anzahl zylindrischer Abschnitte (1a; 2a; 3a; 7a; 8a; 9a) unterteilt ist, von denen jeder folgende Bauteile enthält:

a) einen oder mehrere Filmverdampfer (8) mit vertikalen Rohrbündeln ohne Außenmantel;

b) eine oder mehrere kleine Tasse(n) (4), jeweils am Boden verbunden mit der oberen Rohrplatte einer der Filmverdampfer (8) des gleichen Abschnitts (1a; 2a; 3a; 7a; 8a; 9a), wobei im letzten Abschnitt (9a) ohne Filmverdampfer (8) die Tasse (4) mit der Leitung (10) zum Vorratsbehälter für konzentrierte Glykol-Lö'sung verbunden ist, und am oberen Teil der Tassen (4) mit der unteren Rohrplatte eines Filmverdampfers (8) des darüber angeordneten Abschnitts, während im ersten Abschnitt (1a) die Speiseleitung (2) für die zu konzentrierende Glykol-Lösung auf die Tasse (4) führt;

c) ein System (6) zur Aufrechterhaltung und Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit am Boden jeder Tasse (4) zur Einstellung des Flüssigkeitsdurchgangs von der Tasse (4) zum zugeordneten Filmverdampfer (8);
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d) Öffnungen im oberen Bereich (Seitenbereich) der Tasaen (4) mit Ausnahme der Tasse(n) (4) des ersten Abschnitts (1a),

e) ein oder mehrere Siphonrohr(e) (9) in Verbindung mit zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten (1a; 2a; 3a; 7a; 8a; 9a) zur Überführung des Kondensats von einem Abschnitt (1a; 2a; 3a; 7a; 8a; 9a) in den nächsten, wobei der erste Abschnitt (1a) eine Speiseleitung (2) auf die Tassen (4) des ersten Abschnitts (1a) und eine Zuführung (5) für Sattdampf und der letzte Abschnitt (9a) Austragleitungen (11) für Kondensat, die konzentrierte Lösung der Glykole und eine Anschlußleitung zum Vakuumsystem aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen