-
Verfahren und Anlage zum Verdampfen von Flüssigkeit Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Verdampfen von Flüssigkeit aus
Lösungen, in denen der Lösung bei ungefähr demselben Druck in jeder Verfahrensstufe
Wärme teils mittelbar aus einer kondensierenden Gasdampfmischung (Heizmittel) zugeführt,
teils durch ein mit der Flüssigkeit in unmittelbaren Wärmeaustausch gebrachtes permanentes
Gas entzogen wird. Zum Wärmeentzug mittels eines permanenten Gases oder einer Mischung
solcher Gase verwendet man anl besten Luft.
-
Das neue Verfahren ist dadurch gelrennzeichnet, daß die zu verdampfende
Flüssigkeit im Kreislauf abwechselnd in Gegenstrom zum Heizmittel nur erwärmt und
danach die Verdampfung in einer nach Möglichkeit die Vorteile des Gegenstroms wenigstens
annähernd aufweisenden Apparatur, z. B. einer S iebbodenkolonne o. dgl., vorgenommen
wird und daß die dabei entstandene Gasdampfmischung abgeleitet wird, z. B. in die
Heizkörper eines nachgeschalteten Verdampfsystems. Die Kennzeichen der neuen Anlagen
bestehen hauptsächlich darin, daß ein oder mehrere Aggregate vorhanden sind, die
aus getrennten, jedoch durch eine Ringleitung für Lösung paarweise gekuppelten Heiz-
und Verdampfvorrichtungen bestehen, durch die die Lösung abwechselnd-strömt, wobei
sie in der Heizvorrichtung durch eine Rieselapparatur 0. dgl. in Gegenstrom zum
Heizmittel geleitet wird und auch in der Verdampfvorrichtung nach Möglichkeit Gegen
strom herrscht und die dort entstandene Gasdampfmischung aus dem Aggregat abgeleitet
wird.
-
Der Wärmeinhalt der in einer Verdampfvorrichtung enthaltenen Gasdampfmischung
wird vorteilhaft von neuem für Verdampfzwecke ausgenutzt. Als Heizmittel ist eine
gesättigte Gasdampfmischung am geeignetsten.
-
Beim Verfahren und in Anlagen gemäß der Erfindung wird das Wärme
abgebende Mittel auf die niedrigste Temperatur gekühlt und mit dem Wärme entziehenden
Mittel eine neue Gasdampfmischung hoher Temperatur erzeugt. Eine solche Anlage besitzt
außerdem noch sehr erhebliche Vorteile, die u. a. darin bestehen, daß alle Teile
unter demselben Gesamtdruck, z. B. Atmosphärendruck, stehen.
-
Die Apparatur braucht also nicht mit Rücksicht auf irgendwelche durch
Druckunterschiede bedingte Beanspruchungen gebaut zu werden; man kann sehr dünne
Wandungen verwenden und die Materialkosten herabsetzen. Auch die I) Dichtung der
Apparatur bereitet keine Schwierigkeit mehr. Ferner lassen sich hierbei, was von
größter Bedeutung ist, Wärmemengen ausnutzen, die gegenwärtig zu keinem Nutzen in
der Form von Gasdampfmischung entweichen. Schließlich sei hervorgehoben, daß inkrustierende
Lösungen,
z. B. Sulfat- und Sulfitlangen, in einer derartigen Apparatur
ohne irgendsvelelle Krustenbildung eingedanipft werden können.
-
Dies beruht unter anderem darauf, daß die -Verdampfung von der freien
Flüssigkeitsfläche und nicht an der Heizfläche geschieht, Die inkrustierenden Stoffe
werden also dabei in der Lösung selbst und nicht, wie beim Kochen, an der Wärmefläche
ausgefällt.
-
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfiu dung gehen aus der Beschreibung
der auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele hervor.
-
Gemäß Abb. I wird in die Heizkammer 1 1 eine Wärme abgehende Gasdampfmischung
eingeleitet. Die Wand 12 trennt die Kammer 11 von der Kammer 13. Die zu verdampfende
Flüssigkeit (Lösung) 14 fließt aus dem Rohr 15 durch eine nicht gezeichnete Riegel
apparatur o. dgl. in die Kammer I3, rinnt längs der Wärme übertragende Wandung 12
herab erwärmt sich dabei, verdampft aber nicht und fließt durch das Rohr 16 ab.
Die Temperatur am Rohr 16 ist abhängig von der Menge der eingelassenen Lösung, von
ihrer Eintrittstemperatur sowie von der Menge und Eintrittstemperatur der zur Heizkammer
11 geführten Gasdampfmischung. Heizmittel und Lösung fließen in Gegenstrom, wobei
der Lösung Gelegenheit gegeben ist, diejenige Wärmemenge aufzunehmen, welche die
Gasdampfmischung in der Kammer 1 1 abgeben konnte. In der Kammer 11 entstandenes
Kondensat kann durch das Rohr 4 abgeleitet werden. Der Körper II, 13 wird heizvorrichtung
genannt.
-
Die bei 16 entweichende warme Lösung soll nu:l auf eine Temperatur
gekühlt werden, die der Temperatur der bei Ij eingelassenen Lösung möglichst gleich
ist. Diese Kühlung geschieht durch Verdampfen mit Hilfe von Luft oder einem anderen
Gas im folgenden Körper, der als Verdampfer bezeichnet wird.
-
17 ist die Verdampfkammer, in welcher die von der Heizvorrichtung
kommende warme Lösung 18 über eine senlirechte oder geneigte Fläclie fließt. Die
Lösung fließt durch das Rohr 21 ab. Im Gegenstrom zur Lösung wird durch das Rohr
19 das Wärme aufnehmende Gas, z. B. Luft, mit Hilfe eines Ventilators 67 eingeblasen
und durch das Rohr 20 abgeleitet. Wenn die Gase über die Flüssigkeitsfläche 18 strömen,
nehmen sie Dampf aus der Lösung auf. Hierdurch wird die Lösung gekühlt indem sie
teils ihre Verdampfungswärme abgibt und teils die Gasdampfmischung auf ihrem Weg
nach oben erwärmt. Ist dieser Weg genügend lang. so wird eine auf niedrige Temperatur
gekühlte Lösung und gleichzeitig eine auf hohe Temperatur erwärmte Gasdampfmischung
erhalten. Wenn man bei 19 eine geeignete Gasmenge einlsißt, dann kann die Temperatur
der bei 21 abfließenden Lösung ungefähr dieselbe sein wie die Temperatur der bei
Ig eintretenden Lösung. Von der Stelle 21 wird die Lösung mittels der Pumpe 22 durch
die Leitung 23 nach der Heizvorrichtung zurückgeführt. Dein System mull eine gewisse
Menge dünner Lösung, beispielsweise durch die mit Ventil versehene Leitung 24, zugeführt
und aus dem System muß eine gewisse Menge konzentrierter Lösung, z. B. durch die
mit Ventil versehene Leitung 25, abgezogen werden.
-
Die Wärmeentzugsvorrichtung kann in mannigfacher Weise ausgefiihrt
werden. Die in Abb. 2 gezeigte Ausfiihrungsform ist so eingerichtet, daß man Gas,
z. B. Luft, durch Schichten der Lösung treibt. Der Körper 27 ist deshalb mit einer
Anzahl von Böden 28 mit Löchern, Schlitzen o. dgl. (Siebböden) ausgerüstet. Lösung
wird ihm durch das Rohr 26 zugeführt, sie fließt durch Uberlaufrohre 281 voll einem
Boden zum anderen und entweicht durch das Rohr 29. Gas, z. B. Luft, wird durch die
Öffnung 30 mittels des Ventilators 68 eingeblasen, dringt durch die Flüssigkeitsschichten
auf den Böden 28, wobei Verdampfung stattfindet, und entweicht, mit Dampf möglichst
gesättigt, aus dem Körper 27 durch die Öffnung 3I. Mit einer hinreichenden Anzahl
Böden wird zwischen Lösung und Gas ein guter Wärmeaustausch in Gegenstrom erreicht.
-
In einer Anlage mit getrennter Heiz- und Verdampfvorrichtung wird
erreicht, daß die bei 20 entweichende Gasdampfmischung die unter den jeweiligen
Betriebsverhältnissen erzielbare Höchsttemperatur erhält und gleichzeitig die bei
21 abfließende Lösung auf niedrigste Temperatur gekühlt wird. Die Gasdampfmischung
wird mit Vorteil als Heizmittel in einem anderen Verdampfsvstem angewandt, welches
innerhalb eines etwas niedrigeren Temperaturbereiches arbeitet als das eben beschriebene.
-
Eine aus einer heizvorrichtung und einem Verdampfer mit zugehöriger
Zirkulationspumpe bestehende Apparatur wird als Verdampfaggregat bezeichnet. Die
Vereinigung mehrerer Verdampfaggregate ergibt ein Verdampfsystem, das in Abb. 3
dargestellt ist.
-
Hier bilden die Heizvorrichtung 32 und der Verdampfer 37 das erste
Aggregat und die Heizvorrichtung 45, 46 und der Verdampfer 50 das zweite Aggregat.
Die Lösung wird dem System durch das Rohr 43 zugeführt und bei 35 in die Heizvorrichtung
des ersten Aggregats eingelassen, von wo die Lösung durch die Leitung 36 nach dem
Verdampfer 37 fließt. Die Gasdampfmischung, deren
Wärme ausgenutzt
werden soll, wird in die Heizvorrichtung 32 durch die Öffnung 33 eingeführt. Sie
entweicht durch die Öffnung 34.
-
In den Verdampfer 37 wird Gas, z. B. Luft, bei 38 mittels des Ventilators
68 eingeblasen, und die Gasdampfmischung entweicht von dort dadurch das Rohr 39.
Diese Gasdampfmischung wird als Wärmequelle in der Heizvorrichtung des zweiten Aggregats
verwendet, indem sie in die Kammer 46 eingeführt und durch die Öffnung 47 abgeleitet
wird.
-
Die aus dem Verdampfer des ersten Aggregats bei 40 entweichende Lösung
wird mittels der Pumpe 41 dutch die Leitungen 42 und 35 nach der ersten Heizvorrichtung
32 zurückgeleitet. Ein Teil dieser Lösung kann durch das Ventil 44 nach dem zweiten
Aggregat geleitet und bei 48 in die Heizvorrichtung 45, 46 eingeführt werden. Von
hier gelangt dieser Teil der Lösung durch das Rohr 49 nach dem Verdampfer 50, dann
durch das Rohr 53 nach der Pumpe 54, welche die Lösung durch die Rohre 55 und 48
nach der Heizvorrichtung zurückführt, in die sie bei 48 eingeführt wird. Dem Verdampfer
50 wird Luft bzw. Gas durch das Rohr 51 mittels des Ventilators 69 zugeführt. Eine
gewisse Menge dünner Lösung wird in das System bei 43 (gegebenenfalls bei 48) eingelassen,
und eine gewisse Menge konzentrierter Lösung wird durch die Leitung 56 abgezogen.
-
Die durch das Rohr 52 entweichende Gasdampfmischung kann selbstverständlich
als Heizmittel in einem dritten Aggregat verwendet werden usw. Ferner kann die bei
47 entweichende Gasdampfmischuhg als Verdampfungshilfe im Verdampfer 37 verwendet
werden, in den sie bei 38, gegebenenfalls mit einer gewissen Gas- bzw. Luftmenge
vermischt, eingeführt wird. Die aus dem ersten Aggregat bei 34 entweichende Gasdampfmischung
wird zweckmäßig zur Erwärmung von Lösung in einem nachfolgenden Aggregat verwendet,
wobei man sie aber nicht an einer Stelle einführen soll, wo die Lösungstemperatur
höher ist als die der Mischung. Die Leistung3 an jeder der Heizkammern 32 und 46
dient der Entnahme von Kondensat. Das aus der Heizkammer 32 des ersten Aggregats
entnommene Kondensat kann zweckmäßig nach der Heizkammer 46 des zweiten Aggregats
geleitet werden usw.
-
PATENTANSPRÜCIIE : I. Verfahren zum Verdampfen von Flüssigkeit aus
Lösungen, bei dem die Lösung bei ungefähr demselben Druck in jeder Verfahrensstufe
durch mittelbaren Wärmeaustausch mit einer kondensierenden Gasdampfmischung (Heizmittel)
erwärmt und die Verdampfung durch ein in unmittelbaren Wärmeaustausch mit der Lösung
gebrachtes permanentes Gas unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit
im Kreislauf abwechselnd im Gegenstrom zum Heizmittel nur erwärmt und danach die
Verdampfung in einer nach Möglichkeit die Vorteile des Gegenstromes wenigstens annähernd
aufweisenden Apparatur, z. B. einer Siebbodenkolonne o. dgl., vorgenommen wird und
daß die dabei entstandene Gasdampfmischung abgeleitet wird, z. B. in die Heizkörper
eines nachgeschalteten Verdampfsystems.
-
2. Anlage zum Verdampfen von Flüssigkeit aus Lösungen, in der die
Lösung bei ungefähr demselben Druck in jeder Verfahrensstufe durch mittelbaren Wärmeaustausch
mit einer kondensierenden Gasdampfmischung (Heizmittel) erwärmt und die Verdampfung
durch ein in unmittelbaren Wärmeaustausch mit der Lösung gebrachtes permanentes
Gas unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Aggregate vorhanden
sind, die aus getrennten, jedoch durch eine Ringleitung (23) für Lösung paarweise
gekuppelten Heiz- und Verdampfvorrichtungen bestehen, durch die die Lösung abwechselnd
strömt, wobei sie in der Heizvorrichtung durch eine Rieselapparatur o. dgl. in Gegenstrom
zum Heizmittel geleitet wird und auch in der Verdampfvorrichtung nach Möglichkeit
Gegenstrom herrscht, und die dort entstandene Gasdampfmischung aus dem Aggregat
abgeleitet wird.