DE1914265C3 - Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Komponenten bei der Reinigung von Wasser - Google Patents

Description

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serdampf nicht in dem hydraulischen Kompressor kondensiert wird, sondern einfach komprimiert und erhitzt ward. Bei dem in Rg. 3 der deutschen Patentschrift gezeigten Verfahren wird die eintretende Sole bei 34 vorerhitzt und zu der Oberseite des Haupterhitzers 20 geleitet, wo sie mit dem heißen Paraffin in Berührung gebracht wird, das durch die Leitung 21 eintritt Die erhitzte Sole gelangt von dem Erhitzer 20 zv einem Verdampfer 23, wo eine Schnellverdampfung zu Wasserdampf erfolgt, der durch die Leitung 30 in die Oberseite des hydraulischen Kompressors 28 strömt, ohne daß sie zuvor eine Kondensierungsstufe durchläuft Das Paraffin tritt aus dem Erhitzer 20 aus und tritt gleichfalls in die Oberseite des Hydrokompressors ein. In dem Hydrokompressor komprimiert das Paraffin den Wasserdampf, wodurch die Temperatur des Wasserdampfes erhöht wird. Durch diese erhöhte Temperatur wird aber das Paraffin wiedererhitzt, so daß es den Temperaturverlust ausgleichen kann, der beim Erhitzen der Solen in dem Erhitzer 20 stattfindet. Die Energiedifferenz wird durch die Pumpe 33 zugeführt, die dem Paraffin weitere Energie (Höhe) zufuhrt

Dieses bekannte Verfahren hat weder mit der Aufgabenstellung noch von der Lösung her mit der vorliegenden Erfindung Gemeinsamkeiten. Bei dem bekannten Verfahren würde eine Abkühlung des Wasserdampfes, um eine Kondensation herbeizurufen, wie es erfindungsgemäß der Fall ist den Zweck des Verfahrens gefährden, der darin zu sehen ist daß so viel wie möglich Wärme in dem Wasserdampfstrom beibehalten werden solL

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zur Reinigung von Wasser zu schaffen, das nicht-kondensierbare gasförmige Komponenten enthält Dabei sollen die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden und das erfindungsgemäß beschriebene Verfahren soll insbesondere wirtschaftliche Vorteile gegenüber vielen anderen Verfahren aufweisen und insbesondere gegenüber denjenigen, bei denen eine Reinigung von großen Volumina Wasser durch Verdampfung bewirkt wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Entfernen von gasförmigen Komponenten bei der Reinigung von Wasser, bei dem man das Wasser unterhalb Atitosphärendruck verdampft um ein gasförmiges Gemisch aus Wasserdampf und einer gasförmigen Komponente herzustellen, und bei dem man den Wasserdampf kondensiert die Gase absaugt und in die Atmosphäre entläßt das dadurch gekennzeichnet ist daß man

a) kontinuierlich unkondensierte Teile der genannten gasförmigen Komponenten in einer Flüssigkeit einhüllt, wobei die Einhüllung im oberen Teil mindestens einer länglichen, vertikalen Kammer durchgeführt wird,

b) kontinuierlich die von Flüssigkeit umhüllten Gasblasen in der Kammer nach unten führt und durch nachfolgende, von Flüssigkeit umhüllte Gasblasen komprimiert,

c) die flüssige und gasförmige Komponente aus der unteren Teilen der Kammer abläßt,

wobei während der nach unten gerichteten Bewegung und Komprimierung der von Flüssigkeit umhüllten Gasblasen durch entsprechende Temperatur der Einhüllungsflüssigkeit und der Kammern eine Kondensation eines weiteren Teils des Wasserdampfs stattfindet, und daß man schließlich einen Teil der Einhüllungsflüssickeit im Kreislauf wieder zum oberen Teil der länglichen, vertikalen Kammer zurückführt

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das unreine Wasser zwecks Behandlung unterhalb atmosphärischem Druck verdampft, wodurch kontinuierlich über eine bestimmte Zeitdauer ein gasförmiges Gemisch gebildet wird, welches Wasserdampf als wesentliche Komponente und nichtkondensierbares Gas als unvermeidbare Komponente enthält Nachdem dieses Gasgemisch gebildet worden ist, wird es einer Kondensierstufe zugeführt, während der eine Rückgewinnung eines beträchtlichen Teils des Wasserdampfgehalts des gasförmigen Gemischs bewirkt wird, um mindestens einen Teil des gewünschten gereinigten Produkts zu erhalten. Es ist selbstverständlich, daß diese Kondensierstufe die einzige Stufe sein kann, in der eine Rückgewinnung des gereinigten Wasserj oder eine Kondensierung erreicht wird; es wird jedoch gewöhnlich bevorzugt, während der Gasabtrennungsstufe, die sich an die Kondensationsstufe anschließt eine weitere Kondensation zu bewirken. Im allgemeinen wird es bevorzugt ob nun eine weitere Kondensation durchgeführt wird oder nicht, vor der Einhüllung des gasförmigen Gemischs ungefähr 60 bis 95 Gewichtsprozent des Wasserdampfgehalts des gasförmigen Gemiüchs, das bei der Verdampfung gebildet worden ist. zu kondensieren, da hierdurch gewöhnlich eine optimale Gesamtökonomie bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht wird.

Nachdem diese Kondensation durchgeführt worden ist, wird der Rest des gasförmigen Gemischs kontinuierlich während seiner Entstehung im wesentlichen in einer Flüssigkeit im oberen Teil mindestens einer und vorzugsweise mehrerer länglicher, im wesentlichen vertikaler Kammern eingeschlossen, um eingehüllte Gasblasen zu bilden, welche zum Zeitpunkt der Einhüllung im wesentlichen den gleichen horizontalen Querschnitt wie der horizontale Querschnitt der Kammer, in der die Blasen gebildet werden, aufweisen können. Nach der Bildung im oberen Teil einer vertikalen Kammer wird eine jede auf diese Weise eingehüllte Blase nach unten bewegt und in der Kammer zusammengedrückt indem darüber weitere eingehüllte Blasen gebildet werden. Die nötige Aufrechterhaltung des Drucks im System auf dem gewünschten, unteratmosphärischen Wert erfolgt prinzipiell durch diese Einhüllung und Komprimierung.

Die Einhüllflüssigkeit kann die verschiedenste Natur aufweisen, wobei natürlich die gewöhnlichen Beschränkungen, wie Giftigkeit Geruch u. dgl, im Hinb'ick auf die vorgesehene Verwendung des kondensierbaren Teils des Gasgemischs zu berücksichtigen sind und wobei weiterhin auch die Viskositätserfordernisse zu berücksichtigen sind, damit die Strömung in den vertikalen Kammern mit der gewünschten Geschwindigkeit vor sich geht, wie dies weiter unten erläutert werden wird.

Der Ausdruck »eingehüllt« und seine Abwandlungen, wie sie hier verwendet werden, dienen zur Beschreibung der Tatsache, daß Blasen des Gasgemisches mindestens teilweise durch eine flüssige Phase umgeben und definiert sind. Um Verwechslungen zu vermeiden, die aus einer speziellen Verwendung dieser Ausdrücke in der Botanik, der Physiologie und in anderen Wissenschaften entstehen können, seien diese Ausdrücke hier so definiert daß sie nur in dem Sinne von kleinen Behältern oder Schachteln zu verstehen sind. Es ist klar, daß die Wandung oder das Medium, welches die Hülle des Gasgemisches definiert, zwangläufig im wesentli-

chen flüssig ist, um eine Flexibilität unter einem Druck in der vertikalen Kammer zu ergeben. Jedoch kann zumindest anfangs ein Teil der Hüllenwandung durch die Wandung der vertikalen Kammer definiert sein.

Die Erfindung besitzt einen reinen Verfahrenscharakter. Zur Erläuterung und der Beschreibung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, welche schematisch allgemeine Anordnungen oder Teile und Mechanismen zeigen, um das erfindungsgemäße Verfahren auf den verschiedensten Wegen durchzuführen. In diesen Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.

F i g. 1 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt ein Arbeitsschema der Erfindung, wobei zwei gesonderte Kondensieroperationen stattfinden und wobei das Kondensat aus der Einhüllungsflüssigkeit verwendet wird;

F i g. 2 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt ein Arbeitsschema, welches demjenigen von F i g. 1 ähnlich ist, mit dem Unterschied, daß das Produkt der zweiten Kondensation abgelassen wird und unreines Wasser, welches in der ersten Kondensation als Kühlmittel verwendet worden ist, als Einhüllungsflüssigkeit verwendet wird;

F i g. 3 zeigt eine Abwandlung von F i g. 1, wobei die länglichen Kammern 38 gekürzt sind und in einen engen vertikalen Hauptstrom münden;

Fig.4 zeigt teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt ein anderes Arbeitsschema gemäß der Erfindung, wobei nur eine Kondensierstufe verwendet wird und die Einhüllungsflüssigkeit das Kühlmittel und das im Kreis geführte Produkt der Kondensation ist;

F i g. 5 ist eine Ansicht eines Teils der Kondensiervorrichtung von F i g. 4 an der Linie 5-5;

F i g. 6 ist eine Ansicht durch andere Teile der Kondensiervorrichtung von F i g. 4 an der Linie 6-6;

F i g. 7 zeigt, weitgehend im Schnitt ein anderes Arbeitsschema gemäß der Erfindung, welches im wesentlichen eine Abwandlung des in F i g. 4 gezeigten Arbeitsschemas ist;

F i g. 8 zeigt teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht eine Abwandlung des Arbeitsschemas, welches in den Figuren mit niedrigeren Nummern erläutert ist und auf unmischbare Einhüllungsflüssigkeiten anwendbar ist;

F i g. 9 zeigt die Maßnahmen der Einhüllung, Komprimierung und Kondensation, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren der Wasserreinigung verwendet werden;

F i g. 10 zeigt weitgehend im Schnitt, eine weitere Methode zur Durchführung des erfindungsgemäBen Verfahrens, wobei die Einhüllung des gasförmigen Gemischs durch Schäumen des Gases nnd Komprimieren des geschinmten Gases geschieht während ans diesem ein kondensierbarer Teil auskondensiert wird; das Arbeitsschema ist ansonsten dem in F i g. 8 gezeigten ähnlich;

F i g. 11 ist eine Ansicht weitgehend fan Schnitt einer Abwandlang des Arbeitsschemas von F i g. 1, wobei das Einhüllen des Gasgemischs durch Schäumen bewerkstelligt wird;

F i g. 12 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig.ll.

Das in Fig. 1 gezeigte System besitzt einen Verdampfer 26, einen ersten Kondensator 3t und mehrere vertikale Kammern oder Säulenbildner 38. Das zu reinigende Wasser wird von einer Queue 20 mit Hilfe einer Pumpe 22 durch ein Rohr 23 m einen Tank gehoben, von wo aus es dusch eine Leitung 25 zum Verdampfer 26 gehoben wird, wo ein Teil verdampft wird, um ein Gasgemisch aus Wasserdampf und nichtkondensierbarem Gas zu bilden, welches durch eine Leitung 30 zum Kondensator 31 strömt Die vertikalen Kammern 38 erzeugen das Vakuum, welches das Wasser durch die Leitung 25 hebt, vermindern den Druck im Verdampfer und veranlassen eine Strömung des im Verdampfer gebildeten Gasgemischs.

Unverdampftes Wasser 27 sammelt sich am Boden des Verdampfers 26 und fließt von dort aus durch eine Leitung 28, ein Becken 29 und ein Überflußrohr 21 und wird abgelassen. Die dem Wasser zugeführte Wärme kann in zweckmäßiger Weise am Becken 24 zugeführt werden. Kühlwasser, welches von der Quelle 33 durch eine Kühlschlange 32 zum Austrittstank 34 strömt veranlaßt eine Kondensierung eines Teils des Wasserdampfs, um gereinigtes Wasser herzustellen, welches sich am Boden des Kondensators sammelt und von dort aus durch eine Leitung 35 in ein Destillatbecken 42 fließt, von wo aus es durch einen Überfluß 21 zu einem Sammelpunkt strömt Der unkondensierte Teil des Gasgemischs fließt durch eine Leitung 36 zu einem Verteilerkopf 37, in welchem mehrere vertikale Kammern 38 zusammengeführt sind, welche aus Rohren mit irgendeinem geeigneten Querschnitt bestehen können, vorzugsweise aber rund sind. Die Einhüllungsflüssigkeit, in diesem Falle das im Destillatbecken 42 enthaltene Destillat wird unter der Wirkung einer Pumpe 43 durch ein Rohr 44 und einen Wärmeaustauscher 45 zum Verteilerkopf 37 geführt Im Verteilerkopf 37 strömt das Destillat von der Leitung 44 auf eine perforierte Verteilerplatte 70 (ein Beispiel ist in Fig.9 gezeigt) und dann nach unten auf die Platte 71, durch welche sich die oberen Endteile der vertikalen Kammern 38 erstrecken. Das Gasgemisch, welches in den Verteilerkopf 37 und durch die Verteilerplatte 70 strömt tritt in die Öffnungen in den oberen Enden der vertikalen Kammern 38 ein und wird dort durch das in den Kopf fließende Destillat in Form etwas länglicher Gasblasen eingehüllt deren horizontaler Querschnitt in Fläche und Form dem horizontalen Querschnitt der Kammer entspricht in der sie gebildet werden. Nachdem eine Gasblase eingeschlossen ist wird sie durch das Gewicht der nachfolgenden eingehüllten Blase in der Kammer nach unten gezwängt und durch dieses Gewicht auch etwas zusammengedrückt Wenn die Einhüllung in der Kammer fortschreitet dann wird die eingehüllte Blase weiter zusammengedrückt, wahrend Teile derselben, die kondensierbar sind, sich ebenfalls kondensieren. Auch können Teile der eingehüllten Blase in der EmhüUungsflüssigkeit aufgelöst werden. Mit der Zeit trifft jede eingehüllte Blase des Gasgemischs auf teer nach unten gerichteten Bewegung am Austritt der Kammer ein, wo das restliche Gas die Kammer verläßt und durch den Destillattank 39 zur Atmosphäre entweicht Die Einhüllungsflüssigkeit plus aus dem Gemisch gegebenenfalls kondensiertes Destillat strömen in den Destillattank 39 und von dort durch eine Pumpe 4(1 zum Tank 42. Bei der in F i g. 1 erläuterten Arbeitsweise ist ein Rohr 41 und eine Pumpe 40 vorgesehen, um den Destülattank 39 mit dem Tank 42 zu verbinden. Die Abtrennung des Gasgemischs aus dem System durch die länglichen Kammern verläuft kontinuierlich und positiv nnd hält einen unteratmosphärischen Druck im System bei Gleichgewichtsbedingungen aufrecht welche eine Funktion der Verdampfungsgeschwindigkeit der Dichte und der Temperatur der eingehüllten

Flüssigkeit und der Länge und der Anzahl von vertikalen Kammern 38 sind. Das Arbeitsschema von F i g. 1 sieht eine Rückgewinnung in zwei Kondensatstufen vor, und zwar eine im Kondensator 31 und eine in den vertikalen Kammern 38. Für den letzteren Zweck wird die Temperatur der Einhüllungsflüssigkeit und der Kammern 38 auf eine Temperatur unterhalb des Kondensatiorispunktes des kondensierbaren Wasserdampfs in dem Einhüllungsgasgemisch gehalten. In dem speziellen erläuterten System kann eine genaue Temperaturregelung durch die Verwendung eines bei 45 angeordneten Wärmeaustauschers bewerkstelligt werden.

Wenn die Reinheitsfaktoren es erlauben, dann kann das in F i g. 1 gezeigte System in das in F i g. 2 gezeigte Arbeitsschema modifiziert werden, wobei die Schlange 32, welche für die Zuführung von Kühlmittel zum Kondensor 31 verwendet wird, so angeordnet werden kann, daß sie Einhüllungsflüssigkeit zum Kopf 37 führt. Die Flüssigkeit, die vom unteren Ende der vertikalen Kammern 38 ausströmt, wird in einem Becken 52 gesammelt, welches durch ein Überlaufrohr 21 geschlossen gehalten wird. Der Überlauf wird abgelassen. Gereinigtes Wasser wird deshalb nur im Kondensor 31 gewonnen und strömt durch die Leitung 50 zum Destillatbekken 51 und durch das Überlaufrohr 21 zu einem Sammelpunkt.

Bei den Arbeitsschemata von F i g. 1 und 2 würde eine vertikale Kammer 38, die einen kreisförmigen Querschnitt von 63 mm aufweist, die besten Resultate bei einer Länge von ungefähr 13,7 m ergeben, sofern Wasser, welches rein oder unrein sein kann, als Einhüllungsflüssigkeit verwendet wird. Eine bevorzugte Weise des Betriebes der vertikalen Kammern ist in F i g. 3 dargestellt. In Fig.3 entspricht das Arbeitsschema demjenigen von Fi g. 1, das oben beschrieben wurde, mit dem Unterschied, daß die vertikalen Kammern abgekürzt sind und in einer einzigen vertikalen Kammer 54 enden. Somit wird die wirksame Höhe der vertikalen Kammer, insgesamt gesehen, bei einer bestimmten Höhe nicht verändert, aber die Vielfachheit der Kammern 38 wird an einem Punkt beseitigt, nachdem die Querschnittsabmessungen der meisten der eingehüllten Gasblasen geringer geworden sind als die Querschnittsabmessungen der Kammer 38. Dies ist in F i g. 9 gezeigt Gemäß F i g. 9 sind in den Anfangsbereichen der Kammern 38. wie es im Bereich 100 dargestellt ist, die zu Beginn gebildeten Blasen des gasförmigen Gemischs etwas länglich, wie bei 74 gezeigt und besitzen, wie bereits festgestellt eine horizontale Querschnittsfläche, die gleich der Räche und den Abmessungen des Querschnitts der Kammer 38 ist Wenn die Blasen 74 in den Kammern 38 unter der Kompression und der nach unten gerichteten Schwerkraft von ähnlichen Blasen, die in den Kammern 38 an darüberüegenden Stellen eingeschlossen sind, sich nach unten bewegen, dann bekommen die Blasen allmählich einen kreisförmigen Querschnitt wie dies bei 74 im Bereich 101 der genannten Kammern 38 angedeutet ist Wenn dann abschließend die Kompression dieser Blasen sich fortsetzt dann verringern die Blasen weitgehend ihre honzonta- <*> Ie Querschnittsfläche. so daß sie zu Gasblasen »«-den, die von der Einhüllungsflüssigkeit umgeben sind, die auch solche Flüssigkeit enthalten kana die durch die Kondensation der kondensierbaren Teile des eingenuli ten Gasgemischs entsteht Das Resultat ist solcher Art »5 wie es bei 74 im Bereich 102 von F i g- 9 angedeutet ist. An diesem Punkt wird es bevorzugt da3 die komprimierten Blasen aus gasförmigem Gemisch aus mindest ens einem Teil der Kammern 38 in einen vereinigten gemeinsamen Strom entlassen werden, der durch eine einzige Kammer 54 definiert wird, wodurch die in den Bereichen 103 und 104 von F i g. 9 gezeigte Situation entsteht. Diese gemeinsame Kammer 54, in welche die Abströme der Kammern 38 münden, ergibt einen beschränkten gemeinsamen Strom, der auf einer Strömungsgeschwindigkeit gehalten wird, die ausreicht, eine Bewegung der kondensierten eingehüllten Blasen 74 von dem Punkt hinweg zu verursachen, an dem sie die Kammern 38 verlassen und in den gemeinsamen Strom eintreten, und gegebenenfalls auch eine Bewegung zum Destillatreservoir 39, an welchem Punkt die verbliebenen Blasen 74, welche nunmehr gegebenenfalls im wesentlichen aus nichtkondensierbarem Gas bestehen, durch die Dichtung, welche durch das Reservoir 39 gebildet wird, in die Atmosphäre entlassen werden.

Eine weitere Abwandlung von F i g. 1 ist in F i g. 4 und 5 gezeigt. Das allgemeine Prinzip dieser Abwandlung besteht darin, daß die Stufe der Kondensierung eines Teils des Wasserdampfs aus dem Gasgemisch vor der Einhüllung des genannten Gasgemischs mindestens teilweise weggelassen wird und der größte Teil der Kondensation oder die gesamte Kondensation des Wasserdampfs bewirkt wird, nachdem das Gasgemisch eingehüllt worden ist Bei dieser Abwandlung des Verfahrens wird die Temperatur der Einhüllflüssigkeit und der Wandungen der länglichen, im wesentlichen vertikalen Kammern auf einem solchen Wert gehalten, daß eine weitgehende Kondensation des Wasserdampfs des Gasgemischs stattfindet, während die eingehüllten Blasen aus Gasgemisch nach unten in den länglichen Kammern 38 zu dem Punkt wandern, wo die unkondensierten und die unkondensierbaren Teile des Gasgemischs freigelassen werden, und zwar entweder von den unteren Enden dieser Kammern oder an dem unteren Ende einer gemeinsamen Kammer, in welche die länglichen vertikalen Kammern münden können. Eine solche Abwandlung des bevorzugten Verfahrens der Erfindung kann in einigen Fällen brauchbar sein, obwohl die gesamte Kammerfläche der vertikalen Kammern nicht vergrößert sein muß. Die Abwandlung ist durch das Arbeitsschema von F i g. 4 erläutert Bei einem Vergleich mit den Figuren, die niedrigere Nummern aufweisen, ist ersichtlich, daß der erste Kondensierbereich 31 weggelassen ist Das Gasgemisch aus dem Verdampfer 26 verläuft direkt zu einem Kopfteil 37, welches in der im oberen Teil von F i g. 9 angedeuteten Weise das Gasgemisch und die Einhüllungsflüssigkeit aus der Leitung 44 in die oberen Enden von vier Gruppen länglicher vertikaler Kammern 38 führt die im Querschnitt 6-6 bei F i g. 6 gezeigt sind, welche Kammern in der vorher beschriebenen Weise in vier gemeinsame Ströme münden, die durch vertikale Kammern 54 definiert werden, wie sie im Schnitt 5-5 bei F i g. 5 zu sehen sind Die Kammern 54 enden in dem Destillatbehälter 39, von dem das kondensierte gereinigte Wasserdestillat durch ein Überflußrohr 21 zu einer gewünschten Stelle geführt wird. Bei einem solchen Arbeitsschema muß die Einhüllungsflüssigkeit entweder mit dem kondensierten Wasserdampf mischbar sein oder muß, sofern sie Wasser ist, ein Wasser mit einer rolchen Reinheit sein, welches nicht auf Grund einer Mischung die Gesamtreinheit des Destillats plus des Einhüllungswassers auf einen Punkt erniedrigt der unter den gegebenen Erfordernissen nicht toleriert werden kann. In dem abgewandelten Arbeitsschema von Fig.4 ist die Einhül-

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lungsflüssigkeit das kondensierte Wasserdampfdestillat, das vom Destillatbehälter 39 durch die Leitung 44 mit Hilfe einer Pumpe zum Kopfteil 37 geführt wird. Bei dieser Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Temperatur der Einhüllungsflüssigkeit und der vertikalen Kammern 38 und der Kammer 54 für den gemeinsamen Strom so sein, daß eine beträchtliche Kondensation der Wasserdampfkomponente des Gasgemischs sichergestellt wird. Für diesen Zweck ist ein

Strom dadurch bewirkt werden, daß die Wandungen der Kammern oder der Leitungen, welche die gemeinsamen Ströme unterhalb der genannten Kammern aufnehmen, gekühlt werden.

Ein weiteres Beispiel der an Hand von F i g. 5 beschriebenen allgemeinen Arbeitsweise ist in F i g. 7 gezeigt; hier wird die Wirksamkeit der Kondensierwirkung der vertikalen Kammern 38 und der Kammer 54 für den gemeinsamen Strom dadurch erhöht, daß in der

ter sein kann, das zusätzliche Reservoir 65, von wo aus sie durch eine Leitung zur Pumpe 43 gehoben wird. Wenn die eingehüllten Gasblasen und das Kondensat des Wasserdampfs zum Becken 39 geführt werden, dann scheidet sich die unmischbare Flüssigkeit 64 im Becken 39 ab, von wo aus sie mit Hilfe einer Pumpe 80 zum Becken 65 für weitere Verwendung geführt wird. Wärmeaustauscher 45 oder andere Kühlvorrichtungen

₆^....^..a o.v...w₆w.,.~ -. . - —■ werden in Betrieb gesetzt, wenn es erwünscht ist, die

Wärmeaustauscher 45 in der Leitung 44 vorgesehen, ₁₀ Temperatur innerhalb der vertikalen Kolonnen aufum die Temperatur der Einhüllungsflüssigkeit zu kon- rechtzuerhalten, um die gewünschte Kondensation von trollieren. Bei dieser Abwandlung kann — wie bei den Wasserdampf aus dem Gasgemisch zu bewerkstelligen, vorher diskutierten Arbeitsschemata — eine weitere In einigen Fällen kann es nützlich sein, die Varianten

Kondensationstemperaturkontrolle in den vertikalen derjenigen erfindungsgemäßen Methoden zu verwen-Kammern 38 und der Kammer 54 für den gemeinsamen i₅ den, die in den F i g. 10 und 11 angedeutet sind. Diese

Figuren zeigen jeweils ein Arbeitsschema, wie es allgemein bei F i g. 1 beschrieben wurde.

Die Arbeitsschemata der F i g. 10 und 11 unterscheiden sich von den vorher hier beschriebenen Schemata 20 darin, daß die Einhüllung des Gasgemisches mit Hilfe einer Schäumung erfolgt. In F i g. 10 ist die Einhüllungsflüssigkeit ein unmischbares schäumendes öl 64. Eine einzige vertikale Kolonne 81 mit einer geeigneten Querschnittsform und einer geeigneten Querschnitts-

Kopfkammer 37 eine Packung 60 vorgesehen wird, 25 fläche ist vorgesehen. Wie gezeigt kann die Querweiche auf einer perforierten Platte 61 ruht, um eine schnittsfläche der Kolonne in den unteren Bereichen zusätzliche Oberfläche und erhöhte Verweilzeit des verringert werden, da das eingehüllte Gasgemisch an Stroms zu schaffen. Über die Packung wird das Rück- diesen unteren Bereichen komprimiert werden kann, führungsdestillat 59 aus der Leitung 44 gesprüht, bei- Bei der in Fig. 10 erläuterten Arbeitsweise wird das spielsweise aus dem Sprühkopf 58. Der Effekt besteht 30 schäumende öl 64 durch eine Leitung 44 mittels der darin, eine beginnende Kondensation eines Teils der Wirkung einer Pumpe 43 zu einem ölbad 91 geführt Wasserkomponente des Gasgemischs, welches vom Das Gasgemisch aus dem Kondensor 31 fließt durch Verdampfer 26 kommt zu bewirken. Das Produkt die- die Leitung 36 zu deren perforiertem Ende 90, durch ser Kondensation und das aus dem Sprühkopf 58 zu- Perforationen 92 und durch das ölbad hindurch, um rückgeführte Destillat liefert die Einhüllungsflüssigkeit 35 einen Schaum 83 zu bilden, der die Kolonne 81 füllt für die vertikalen Kammern 38. Dieser Schaum besteht aus Gasgemisch, das von einem

Der Querschnitt der vertikalen Kammern, in denen Ölfilm umgeben ist Wenn weiterer Schaum gebildet die Einhüllung zunächst bewerkstelligt wird, kann von wird, dann wandert der zuerst gebildete Schaum nach kreisförmig bis quadratisch variieren und kann ein Qua- unten und wird in der Kolonne 81 komprimiert Gleichdrat oder die Hälfte eines Kreises sein oder kann 40 zeitig wird der Wasserdampf im geschäumten Gasgedreieckig oder ähnlich geformt sein. Die Querschnitts- misch teilweise kondensiert Der komprimierte, nach form ist nicht kritisch, um die oben angegebenen Resul- unten wandernde Schaum tritt aus dem unteren Ende täte zu erzielen. Die bevorzugte Querschnittsform der der Kolonne 81 in das Becken 39 ein, wo unkondensier Kammern ist kreisförmig, länglich oder kreisähnlich, da ter Wasserdampf und gasförmige, nicht-kondensierba diese Formen zur leichten Bildung von eingehüllten 45 re Anteile in die Atmosphäre abgelassen werden, unc Gasblasen führen. Die Querschnittsfläche der vertika- das Destillat vom unmischbaren öl abgetrennt wird len Kammern besitzt Grenzwerte, die leicht für jede Bei der in F i g. 11 erläuterten Arbeitsweise wird Was Querschnittsform und jede Einhüllungsflüssigkeit be- ser. welches ein Schäumungsmittel enthält wie z. B. en stimmt werden Können. Die Länge der durch eine verti- schaumförderndes Detergens, als Einhüllungsflüssigkei kale Kammer gebildeten Kolonne und der daran ange- 50 verwendet und im Kreis geführt, wobei zusätzliche: schlossenen Kammer für einen gemeinsamen Strom, Schäurmmgsmittel dem Kreislaufwasser zugeführ sofern eine solche verwendet wird, ändert sich mit dem wird, wie es die Verdünnung auf Grund der Kondensa beim Betrieb gewünschten Vakuum und mit dem Ge- tion erfordert Gemäß F i g. U wird Wasser aus der weht der Enhüflungsflüssigkeit Wenn beispielsweise Becken 39 mittels der Pumpe 43 durch das Rohr 44 zu Wasser als Einhüllungsflüssigkeit verwendet wird, dann 55 Oberseite der vertikalen Kolonne 81 gehoben, wöbe sind Kolonnenlängen bis zu 183 m erwf.ischt wenn nach Bedarf im Wärmeaustauscher 45 eine Kühluni aber Quecksilber als Einhüliungsflüssigk it verwendet vorgenommen wird Dieses wird natürlich etwa wird, dann erhält man die gleichen Resu! a e unter Ver- Schäumungsmittel enthalten, welches nach Bedarf ei wendung von Kolonnenlängen von 0,9 ois 13 m. Wenn gänzt wird, indem Detergens aus dem Zuführtank 8 Quecksilber oder andere mit Wasser ur nischbare Ein- 60 durch das Ventil 87 in das Wasser gelassen wird. Diese hülhingsflüssigkeiten verwendet werde-■.. dann kann die im Kreislauf geführte Wasser, welches ausreichen Flüssigkeit hn Kreis geführt werden Ein solches Ar- Schäumungsmittel enthält wird auf ein Bett einer Pa! behsschema ist in F i g. 8 gezeigt welches eine Ab- kung od. dgi gelassen, wie z. B. auf die gezeigte Matt Wandlung der Betriebsweise darstellt, wie sie allgemein oder das Netz 88, welches auf der perforierten Platt unter Bezugnahme auf die F i g. 1. 2 und 3 beschrieben 65 82 ruht Dort trifft es auf das Gasgemisch, welches voi worden ist Bei dieser Abwandlung ist die Quelle für die Kondensor 31 zuströmt, und umhüllt das Gas ii tmmischbare Flüssigkeit 64, welche für den Fall der Schaum 83, welcher Schaum die Kolonne 81 betritt w Zeichnungen schwerer ist als Wasser, aber auch leich- er durch das Gewicht des konstant zugesetzten, ne

gebildeten Schaums komprimiert wird, und fließt dann mit der Zeit nach unten in das Becken 39, wo unkondensierter Wasserdampf und die gasförmigen nichtkondensierbaren Stoffe zur Atmosphäre abgelassen werden. Vorzugsweise sind die Perforationen in der Platte 82 durch ein Netz überbrückt, wie z. B. durch ein Netz der Maschenweite 0,42 mm, wie es in F i g. 12 bei 94 erläutert ist.

Die vertikalen Kammern 38 sind, wie es in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt ist, zweckmäßig gerade Rohre. Dies ist keine notwendige Bedingung. Die Kammer oder die Kolonne 38 muß zur Erzielung eines Druckeffekts eine bestimmte vertikale Abmessung aufweisen, aber dies kann auch durch eine spiralförmige, gekrümmte oder serpentinenartige Kolonne erreicht werden. Die genaue Höhe oder Form dieser Kammern oder Kolonnen ist ohne Folge, solange eine Komponente, die vertikal zur Erde gerichtet ist, einen nach unten gerichteten komprimierenden Zug ausübt, und zwar auf Grund der Schwerkraft des eingehüllten Gasgemisches und der Einhüllflüssigkeit. Die wirksame Gesamtlänge der Kammern wird bevorzugt unter Berücksichtigung der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit so ausgewählt, daß in der Nähe des unteren Endes der Kammern ein Verhältnis von Volumen eingehülltem Gas zu Volumen von Einhüllflüssigkeit von nicht mehr als 1,5 und gewöhnlich zwischen ungefähr 0,05 und 1,5 erzielt wird.

Die Aufnahmebecken oder Zuführbecken oder Reservoirs 33,29,34,39,42,51 und 52 in den beigefügten Zeichnungen sind gleichzeitig auch Abdichtungseinrichtungen für die dort endenden Leitungen, um die Flüssigkeit in solcher Weise in den Leitungen zu halten, wie dies bei einem Barometer geschieht Die Höhe der Leitungen wird natürlich gemäß den bekannten Prinzipien gewählt Das Ausmaß, in welchem Pumpen zum Heben oder zur Unterstützung des Hebens oder zur Überführung von Flüssigkeiten verwendet werden, wird, wie dies in der Technik üblich ist, durch die Notwendigkeit und durch die Kosten der Pumpenenergie am Orte der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens diktiert

Die Einhüllung des Gasgemischs am oberen Ende der vertikalen Kammern 38 kann auf den verschiedensten Wegen bewerkstelligt werden, und ist nicht Teil der Erfindung. Die Querschnittsfläche dieser Kammern 38 wird natürlich eine wirksame Einhüllung veranlassen, da gemäß bekannten O'etzen die Viskosität einer gegebenen Flüssigkeit eine Beschränkung nicht nur be züglich ihrer Fließgeschwindigkeit, sondern auch ihres Vermögens, Querschnittsflächen zu überbrücken, dar stellt Im allgemeinen wird es bevorzugt, eine vertikale Kammer oder Kolonne 38 auszuwählen, die eine Ko lonne mit einer Querschnittsfläche definiert welche einer Formel entspricht, in der die Länge des durch eine darin vorliegende Flüssigkeit benetzten Umfangs, ausgedrückt in Inch, d. h. 234 cm, multipliziert mit dem maximalen Abstand, ausgedrückt in Inch, d. h. 2J54 cm, zwischen zwei Punkten in der Fläche eine Zahl kleiner als 0,6, & h. 3,87, ausgedrückt in cm, ergibt Bei der bevorzugten Praxis, wobei Wasser als Einhüllungsflüssigkeit verwendet wird, werden solche Dimensionen be vorzugt, die bei der obigen Multiplikation eine Zahl von ungefähr 0,12, d.h. 0,77, ausgedrückt in cm, ergeben.

Für einen Fachmann ist es klar, daß durch eine geeignete Anordnung die Energie des Gasgemischs, welches zwischen dem Verdampfer und dem Kondensor, beispielsweise durch die Leitung 30 von F i g. J strömt, durch bekannte Turbinenanordnungen in Kraft umgewandelt werden kann, welche für das vorliegende Verfahren oder für andere Zwecke verwendet werden kann.

Aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens und den bevorzugten Arbeitsweisen geht hervor, daß die Erfindung auf den verschiedensten speziellen Wegen angewendet werden kann, welche an

ίο die Umgebung der Anwendung, den Zweck der Reinigung des Wassers und ähnliche Faktoren angepaßt sind.

Der technische Fortschritt des oben beschriebenen Verfahrens ist hauptsächlich in den wirtschaftlichen Vorteilen zu sehen, die durch Anwendung dieses Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren erzielt werden können. Gerade bei der Abwasserbehandlung kommen die wirtschaftlichen Gesichtspunkte besonders stark zum Ausdruck. Wenn die Kosten bei der Abwasserbehandlung nämlich zu hoch werden, dann ist es nicht mehr möglich, das Abwasser auf diese Weise zu behandeln.

Die Vorteile der Erfindung ergeben sich ohne weiteres, wenn man die erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrensmaßnahmen betrachtet. Wenn man zu Reinigungszwecken beliebige Formen von Wasser verdampft und die Dämpfe kondensiert, um ein gereinigtes Kondensat zu erhalten, dann trifft man auf Luft, Kohlendioxid und andere Gase im Ausgangswasser, welche den Dampf zu der Kondensationsstelle begleiten. Bei Verfahren, die bei Atmosphärendruck oder oberhalb durchgeführt werden, bringen diese Gase keine Probleme mit sich. Wenn sie (bei Bedingungen der Wasserkondensation) nicht kondensierbar sind, dann können sie in einfacher Weise an die Atmosphäre abgelassen werden und bringen daher keine Probleme mit sich. Bei Prozeßtypen, bei denen die Verdampfung jedoch nicht durch Zuführung von genügend Wärme, um den positiven Atmosphärendruck zu überwinden, bewirkt wird

(d. h. bei denen eine Erhitzung bis zum Sieden stattfindet) und bei denen statt dessen das System bei Vakuumbedingungen betrieben wird, stellen die Luft und andere kondensierbare Gase ein kritisches Problem dar. Somit kann tatsächlich die Entfernung dieser Gase bei den unteratmosphärischen Verfahren (Flash-Verdampfungsverfahren), die immer mehr verwendet werden, eine Haupthürde darstellen. Bei diesen Flash-Verfahren wird die Verdampfung durch Anwendung eines Unterdrucks über das Wasser eingeführt. Der Wasserdampf wird von der Verdampfungsstelle entfernt (wodurch das Vakuum beibehalten wird), indem die kondensierende Wirkung eines Kondensators erfolgt

Luft und andere nicht-kondensierbare Gase stören jedoch diesen Vorgang und verschlechtern das Vaku- um, wodurch die weitere Verdampfung gestört wird. Bei den bekannten Flash-Systemen werden daher die nicht-kondensierbaren Gase durch mechanische Einrichtungen oder durch Wasserdampfpumpen entfernt Diese Maßnahmen sind jedoch nicht sehr wirksam und bringen Kosten mit sich, die in die Kosten des behandelten Wassers mit aufgenommen werden. Daher arbeiten diese bekannten Systeme in technisch unwirt schaftlicher Weise. Durch die Erfindung wird nun die Entfernung dei nicht-kondensierbaren Gase in der Weise bewirkt, da£ man Blasen der Gase mit einer Flüssigkeit umhüllt um die umhüllten Blasen an das obere Ende von einen oder einer oder mehreren vertikalen Rohren odei

Kammern bringt, wo sie nach unten bewegt und durch das Gewicht der nachfolgend eingehüllten Blase und der damit verbundenen Einhßllungsflüssigkeit komprimiert werden. Flüssigkeitspumpen, wie sie die Flüssigkeit zu der Oberseite der Kompressorkoionne pumpen, sind erheblich wirksamer als Gaspumpen, so daß durch ihre Verwendung an Stelle der mechanischen Vakuumpumpen wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.

Hinsichtlich der Abtrennung am Ausgang der vertikalen Kammer ist darauf hinzuweisen, daß Luft und to Wasser sehr leicht getrennt werden, obgleich eine gewisse Löslichkeit der Luft in Wasser vorliegt Bei der Abwärtswanderung durch die vertikale Kammer bestehen aber ungenügende Bedingungen hinsichtlich der Zeit und der Kontaktfläche, daß die Auflösung der Luft begünstigt wird, so daß eine Auftrennung leicht beibehalten wird. In diesem Zusammenhang soll auf die be kannte Erscheinung verwiesen werden, daß destilliertes Wasser fade schmeckt, was zum größten Teil auf das Feinen von aufgelösten Gasen zurückzuführen ist In mancher Hinsicht konnte es jedoch erwünscht sein, S Auflösung von Gasen in einem destillierten Wasserprodukt zu erhalten, das zum Trinken vorgesehen istEine solche WiederauRösung erfolgt jedoch bei dem vorliegenden System nicht, da die dort herrschenden Balingungen eine Wiederauflösung der Luft in Wasser

iwuKSu^rsichtüc, daß durch die angewendeten Verfahrensmaßnahmen - die durch den nachgewiesenen Stand der Technik weder vorweggenommen norti nahegelegt werden - es tatsächlich gebngt, eine Sberraschende Verbesserung der Wasseraufbereitung bei Unterdrucksystemen zu erzielen.

Hierzu 4 Blatt Zeiclinungen_

Claims (1)

1. Flüssigkeit umgeben ist

   7 Verfahren nach einem der vorhergehenden AnPatentansprüche: snrüche dadurch gekennzeichnet, daß die Einhül-

   lunesflü'ssigkeit, die mit Wasser mischbar oder un-

   1. Verfahren zum Entfernen von gasformigen _mi£_hbar sein kann, im Kreis geführt wird.

   Komponenten bei der Reinigung von Wasser, bei 5 miscnb

   dem man das Wasser unterhalb Atmospharendruck

   verdampft, um ein gasförmiges Gemisch aus wasserdampf und einer gasförmigen Komponente herzustellen, und bei dem man den Wasserdampf Kon- Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen densiert, die Gase absaugt und in die Atmosphäre io w _{fönni en} Komponenten bei der Reinigung von entläßt, dadurch gekennzeichnet, dall ^"| _be, _{dem man} das Wasser unterhalb Atmosphäman „. ., , „„ -„druck verdampft, um ein gasförmiges Gemisch aus a) kontinuierlich unkondensierte Teile der ge- Wasserdampf _Und einer gasförmigen Komponente hernannten gasförmigen Komponenten in einer J* _{d hi dem man} den Wasserdampf konden-Flüssigkeit einhüllt wobei die Einhüllung im i₅ «JfJ&^ ^„gt und in die Atmosphäre entläßt

   nannten gasförmigen Komponenten J _{d hi dem man} den Wasserdampf konde Flüssigkeit einhüllt, wobei die Einhüllung im i₅ «JfJe&^ ^„gt und in die Atmosphäre entläßt oberen Teil mindestens einer länglichen, verti- sei ^ _Rem- _{g von} Wasser in Anwesenheit von kalen Kammer durchgeführt wird, nichtkondensierbaren gasförmigen Komponenten (beib) kontinuierlich die von Flüssigkeit umhüllten ™^sf_absorbierter Luft oder von Produkten von Gasblasen in der Kammer nach unten fuhrt spiels anorganischen Reaktionen) ist mit und durch nachfolgende, von Flüssigkeit um- 20 °^^is^_{eiten ver}bunden. Es sind verschiedene VerGbl krt ?"· Jj i Wa bkt i

   und durch nachfolgen, ^^_{eiten ver}bunden. Es sind ve er

   hüllte Gasblasen komprimiert, ?"· Jj _Remi_gen derartiger Wasser bekannt, wie

   c) die flüssige und gasförmige Komponente aus J*"* ^¹ ^ _d(f_{nen zunachst} das Wasser zur Bewirden unteren Teilen der Kammer ablaßt f- _ Trennung des Wassers von Chemikalien ver-

   wobei während der nach unten gerichteten Bewe- Kungu

   gung und Komprimierung der von Flüssigkeit um- *5 ^daJJ^P" f_rani._Ssischen Patentschrift 11 43 711 wird ein hüllten Gasblasen durch entsprechende Temperatur ' Reinigen von Wasser beschrieben, weider Einhüllungsflüssigkeit und der Kammern eine Vcrfawen^ ^ ^. _{dem man das Wasser m}^ Kondensation eines weiteren Teils des wasser- uic _{hä druck} verdampft um ein gasförmi-

   dampfes stattfindet und daß man schließlich einen halb Atmo ρ „ _welches Wasserdampf und

   Teil der Einhüllungsflüssigkeit im Kreislauf wieder 3» g V^gJJJ._geKomponente enthält, und bei dem man zum oberen Teil der länglichen, vertikalen Kammer eine «J^,^ _kondensiert die Gase absaugt und in

   Tyeilairen nach Anspruch 1. dadurch gekenn- ^J^^SSL Verfahren werden die nicht-

   zeichnet daß eine Reihe von länglichen Kammern Bei αϊ«, ^^ _{ejne mechanische Vakuum}.

   verwendet wird und daß der horizontale Quer- 35 »ηαβη«^ _{der französischen Patem}.

   schnitt einer jeden Gasblase zur Zeit der Einhüllung pumpe «"«.^ Vakuumpumpen herkömmlicher

   gleich dem horizontalen Querschnitt der Kammer scnnn ^^^ _{abef beim Betrieb} erhebliche Ko-

   ist, in welcher sie geformt wird. _{d f d Wasser} abgewälzt werden müs-

   3. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- «ten. due dann _{wirtschaftlichke}it des bekannten

   Sprüche, dadurch gekennzeichnet daß die langl - 4° !^JnT«^». Verfahren zur Reinigung von chen Kammern über ihre gesamte Länge eine sol· vena wirtschaftlich und einfach arche horizontale Querschnittsfläche aufweisen, daß Wasser^sou ^ _{Verfahren besitzt den Nach}. der längste Abstand zwischen zwei Punkten in de be «" ^u Wirtschaftlichkeit zu wünschen übrigläßt genannten Räche, multipliziert mit der Lange des ¹⁰¹I^*,... _Patentschrift 5 03 136 betrifft ein Verbenetzten Umfangs derselben (d. h. der hydraulische 45 Dk deu sehe Pj^SS. (Brüden) mit einem Hy-Radius). einem Wert gle.chkommt der kleiner als f^^dem w_ ^^ ^^,, _{abgesaugt wird}

   3,87 ist. nip deutsche Patentschrift 5 03136 betrifft somit ein

   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- ^.e nutsche Kate wärmeübertragung diesprüche. dadurch gekennzeichnet daß die vertika- ^rfajiren umn _g ^ ^ ^.^ ^ ^ len Kammern eine Länge aufweisen, die von der 5«. ™~^e^J™J«L verdichtet werden, das dadurch Temperatur und der Strön.ungsgeschwmd.gke.t der ^^SVaoL· die bei der Verdichtung Flüssigkeit und der eingehüllten Gasblasen abhängt. gekenn«,_chnet^ t ^^ ^ _{unm]m]b&Te ße}.

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   von niehl mehr als 13 aufrechtzuerhalten m dieser ^^ff^S^S^ wird vielmehr

   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- J^^SSSdSL·. um Wärme von einem Gas.