DE69825181T2

DE69825181T2 - Verfahren und vorrichtung zum abtrennen von wasser aus wässrigen fluidgemischen

Info

Publication number: DE69825181T2
Application number: DE69825181T
Authority: DE
Inventors: Henry Peter GAMMON; James Gary DINN; Joseph John WHITTEN
Original assignee: Inland Technologies Inc
Current assignee: Inland Technologies Holdings Inc Oxford No Ca
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: DE69825181D1; EP1058575B1; NO319110B1; DK1058575T3; NO20002772D0; CA2223922C; AU1552999A; NO20002772L; CA2223922A1; WO1999029387A1; EP1058575A1; ATE271412T1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Verdünnungswasser aus einer wässrigen Fluidmischung, insbesondere einer wässrigen organischen Flüssigkeit, um die Konzentration der organischen Flüssigkeit in Wasser zu erhöhen.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung in der Behandlung von verdünntem verbrauchtem Flugzeugenteisungsfluid, um das Enteisungsfluid in einer annehmbaren Konzentration in Wasser rückzugewinnen.
Technischer Hintergrund
Eis wird von den Tragflächen eines Flugzeugs vor dem Flug entfernt, indem die Tragflächen mit einem Enteisungsfluid besprüht werden. Üblicherweise ist dieses Enteisungsfluid eine wässrige Lösung von Ethylenglykol oder Propylenglykol oder einer Mischung daraus. Diese Lösung enthält üblicherweise etwa 55% Gewichtsanteil Glykol und 45% Gewichtsanteil Wasser zusammen mit geringfügigen Mengen von Zusatzstoffen, wie beispielsweise Tensiden und Hemmstoffen.
Das Enteisungsfluid, ebenfalls bezeichnet als Flugzeugenteisungsfluid („aircraft deicing fluid", ADF), wird von dem Asphalt, auf dem die Flugzeugenteisung durchgeführt wird, rückgewonnen und wird üblicherweise durch Schwerkraftabflüsse oder mittels Lastwagen mit Unterdruck-Vorrichtungen gesammelt. Das rückgewonnene ADF ist durch wässrigen Niederschlag, zum Beispiel Schnee und Eis, mit dem es an der Oberfläche des Flugzeugs oder des Asphalts in Berührung kommt, verdünnt und ist mit verschiedenen verunreinigenden Substanzen kontaminiert, einschließlich gelöster Start- und Landebahn-Enteisungssalze, Kies, Spuren von Treibstoff und Schmierölen und anderen Fremdkörpern.
Üblicherweise wird das gesammelte Material nach seiner ungefähren Glykolkonzentration sortiert und für weitere Verarbeitung in Tanks gelagert.
Verschiedene kommerzielle Verfahren zur Rückgewinnung des Glykols schließen Filtration, Deionisierung oder Destillation ein. CA 2,116,827 (A. Viszolay et al) beschreibt das Abscheiden von Wasser unter Benutzung eines Füllkörperheizturms und das Destillieren des Glykols unter Vakuumbedingungen.
CA 2,106,358 (P. Eastcott et al) verwendet einen Konzentrator, der ein Füllmedium von Glasscherben aufweist, die ein Labyrinth für die Strömung von Luft in eine Richtung und von dünnen Strömen von Glykol in einer im Wesentlichen entgegengesetzten Richtung bereitstellen.
CA 2,074,031 (B. Dobrofsky) verwendet eine Reaktion der Wasserkomponente von verdünntem verbrauchten Enteisungsfluid mit einem Wirkstoff wie beispielsweise Kalziumoxid um ein System zu bilden, in dem das Glykol unlöslich ist. US 5,552,023 (S. J. Zhou) verwendet eine Umkehrosmosemembran, um einen ersten Grad der Wasserentfernung zu erhalten, gefolgt von Membranverdunstung unter Verwendung einer porösen hydrophoben Membran.
Trotzdem bleibt ein Bedarf für ein wärmeeffizientes System zur Rückgewinnung des Glykols von verbrauchtem Flugzeugenteisungsfluid in einer Konzentration, die zur Wiederverwendung des Glykols in einem Flugzeugenteisungsfluid akzeptabel ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung strebt an, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Verdünnungswasser aus einer wässrigen Fluidmischung, insbesondere einer wässrigen organischen Flüssigkeit, bereitzustellen.
Insbesondere strebt die Erfindung an, ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um verbrauchtes Flugzeugenteisungsfluid aufzukonzentrieren, das auf einem Glykol und Wasser basiert, und das mit Wasser verdünnt worden ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Verdünnungswasser aus einem verbrauchten Enteisungsfluid bereitgestellt, um ein wiederverwendbares Enteisungsfluid bereitzustellen, bei dem:

a) eine verbrauchte Enteisungsfluidmischung umfassend 5 bis 20% Gewichtsanteil eines Enteisungsglykols und 80 bis 95% Gewichtsanteil Wasser durch Dampf in einer Heizkammer indirekt erhitzt wird zum Erzeugen einer heißen schäumenden Menge aus einer heißen flüssigen und einer Wasserdampf-Phase, wobei die heiße flüssige Phase Wasserdampfblasen enthält, bei einem ersten Druck,
b) die heiße schäumende Menge aus der Heizkammer in eine Trennkammer eines Zyklons eingespeist wird und die Wasserdampf-Phase und die Wasserdampfblasen der heißen flüssigen Phase in der Trennkammer des Zyklons zyklonisch aus der heißen schäumenden Menge abgeschieden werden, bei dem ersten Druck unter Bildung einer diskreten heißen flüssigen Phase und einer diskreten Wasserdampf-Phase,
c) die diskrete Wasserdampf-Phase aus dem Zyklon rückgewonnen wird und die Wasserdampf-Phase in mindestens einer Kompressionsstufe komprimiert wird, um heißen komprimierten Dampf bei einem zweiten Druck zu erzeugen,
d) der heiße komprimierte Dampf zum indirekten Heizen von verbrauchtem Enteisungsfluid in a) regeneriert wird,
e) die heiße flüssige Phase aus dem Zyklon rückgewonnen wird,
f) die Konzentration von Enteisungsglykol in der heißen flüssigen Phase, die aus der zyklonischen Trennung in (e) rückgewonnen wird, überwacht wird und ein wiederverwendbares Enteisungsfluid rückgewonnen wird, das eine Konzentration von Enteisungsglykol von 40 bis 50% Gewichtsanteil und eine Konzentration von Wasser von 50 bis 60% Gewichtsanteil besitzt.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Entfernen von Verdünnungswasser aus verbrauchtem Enteisungsfluid bereitgestellt, um ein wiederverwendbares Enteisungsfluid bereitzustellen, wobei die Vorrichtung umfasst:

(a) einen Wärmetauscher, der einen ersten Durchflussdurchgang durch den Wärmetauscher zum Durchfluss eines verbrauchten Enteisungsfluids, das einen Enteisungsglykol und Verdünnungswasser enthält, besitzt, wobei der erste Durchgang in Wärmeaustauschbeziehung mit einem zweiten Durchflussdurchgang für Dampf steht, wobei der erste Durchgang einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss besitzt, und der zweite Durchgang einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss besitzt;
(b) eine Trennkammer mit einem Flüssigkeitseinlassanschluss und einer ersten Leitung zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Auslassanschlusses des ersten Durchgangs mit dem Einlassanschluss; einen Dampfauslassanschluss in der Trennkammer und einen Flüssigkeitsauslassanschluss, der mit der Trennkammer in Verbindung steht;
(c) mindestens einen Kompressor zum Komprimieren von Dampf, der einen Dampfeinlassanschluss und eine zweite Leitung zur Dampfdurchflussverbindung des Dampfauslassanschlusses mit dem Dampfeinlassanschluss des mindestens einen Kompressors besitzt; einen Auslassanschluss für komprimierten Dampf und eine dritte Leitung zur Dampfdurchflussverbindung des Auslassanschlusses für komprimierten Dampf mit dem Einlassanschluss des zweiten Durchflussdurchgangs des Wärmetauschers und Mittel zur Überwachung der Konzentration des Enteisungsglykols, das vom Flüssigkeitsauslassanschluss rückgewonnen wird; wobei sich die Trennkammer in einem Zyklon befindet, um zyklonisch eine aus dem ersten Durchflussdurchgang erhaltene heiße schäumende Menge einer heißen flüssigen Phase und einer Wasserdampf-Phase zu trennen, wobei die heiße flüssige Phase Wasserdampfblasen enthält; und Mittel zum Halten des ersten Durchflussdurchgangs, der ersten Leitung, der Trennkammer und des Dampfauslassanschlusses des Zyklons auf einem Druck, der niedriger als der Druck in dem zweiten Durchflussdurchgang des Wärmetauschers, dem mindestens einen Kompressor und der dritten Leitung ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Erfindung wird hierbei mit Bezug zu dem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, das die Rückgewinnung eines wiederverwendbaren Flugzeugenteisungsfluids (ADF) aus einem verdünnten verbrauchten Enteisungsfluid umfasst.
Die Erfindung nutzt einen thermodynamischen Kreislauf aus, und zwar Wasserdampf-Rekompression in Verbindung mit zyklonischer Abscheidung unter Abgabe von Wasserdampf in einem Zyklon-Konzentrator aus einer aus verbrauchtem ADF gewonnenen heißen, schäumenden, flüssigen Menge.
ADF enthält üblicherweise 50 bis 60% Gewichtsanteil eines Enteisungsglykols, zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol oder Mischungen aus derartigen Glykolen, und 40 bis 50% Gewichtsanteil Wasser sowie geringfügige Mengen von Zusatzstoffen, wie beispielsweise Tensiden und Korrosionshemmstoffen. Verbrauchtes ADF, das vom Asphalt rückgewonnen und mit wässrigem Niederschlag verdünnt ist, mit dem es auf der Flugzeugoberfläche während des Enteisungsbetriebs und anschließend auf dem Asphalt in Berührung kommt, enthält 5 bis 20% Gewichtsanteil, normalerweise 10 bis 12% Gewichtsanteil Glykol; und 80 bis 95% Gewichtsanteil, normalerweise 88 bis 90% Gewichtsanteil Wasser.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung stellen einen energieeffizienten Weg bereit zur Rückgewinnung von einer wässrigen Lösung des Glykols, die eine Konzentration des Glykols aufweist, die vergleichbar mit der von ADF ist, d.h. 50 bis 60% Gewichtsanteil Glykol und 40 bis 50% Gewichtsanteil Wasser, und von sauberem Wasser mit einem sehr niedrigen Glykolgehalt aus dem verbrauchten ADF. Die Fähigkeit, ein sauberes Wasser mit einem niedrigen Glykolgehalt rückgewinnen zu können ist besonders wichtig, wenn das Wasser durch öffentliche Kanalisationssysteme entsorgt werden soll, bei denen wegen Umweltbedenken Sauberkeitsstandards angewendet werden können.
Das Verfahren und die Vorrichtung werden mit dem größten Teil des Systems, einschließlich des ersten Durchflussdurchgangs des Wärmetauschers, des zyklonischen Konzentrators und der Wasserdampfauslassleitung bei einem ersten Druck betrieben, der üblicherweise unter atmosphärischem Druck liegt, zum Beispiel 75.84×10³ bis 103.42×10³ N/m² (11 bis 15 psia), aber mit dem zweiten Durchflussdurchgang des Wärmetauschers, dem mindestens einen Kompressor und der Wasserdampfleitung vom Kompressor zum zweiten Durchflussdurchgang bei einem zweiten Druck, der höher ist als der erste Druck, und üblicherweise über atmosphärischem Druck liegt. Üblicherweise ist der erste Druck mindestens 34.47 N/m² (5 psi) niedriger als der zweite Druck; wobei der zweite Druck zum Beispiel 110.31×10³ bis 137.89×10³ N/m² (16 bis 20 psia) beträgt. Insbesondere ist der erste Druck derart, dass er einen Unterdruck oder einen partiellen Unterdruckeffekt im ersten Durchflussdurchgang, dem zyklonischen Konzentrator und der Wasserdampfauslassleitung vom zyklonischen Konzentrator erzeugt, relativ zu dem Wasserdampfsystem, umfassend den zweiten Durchflussdurchgang, den mindestens einen Kompressor und die Wasserdampfleitung von dem mindestens einen Kompressor zum zweiten Durchflussdurchgang.
Wenn eine auf Wasser und einer mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit basierende Lösung, bei der die organische Flüssigkeit die höhere Siedetemperatur besitzt, bis zum Sieden erhitzt wird, wird eine heiße schäumende Menge erzeugt, die eine heiße flüssige Phase, die die mit Wasser mischbare organische Flüssigkeit umfasst, und eine Dampf-Phase hauptsächlich aus Wasserdampf mit einer kleinen Menge von Dampf der mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit umfasst, wobei die Dampf-Phase teilweise von der heißen flüssigen Phase der schäumenden Menge getrennt vorliegen kann, aber auch als Dampfblasen in einer derartigen heißen flüssigen Phase vorliegen kann. Die Dampfblasen sind nicht leicht von der heißen flüssigen Phase abscheidbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die heiße schäumende Menge von wässrigem Glykol und Wasserdampf in einem Plattenwärmetauscher bei einem ersten Druck gebildet und wird bei diesem ersten Druck zu einem zyklonischen Abscheider, der bei dem ersten Druck gehalten wird, geleitet. Zyklonisches Abscheiden der Wasserdampfblasen in der schäumenden flüssigen Menge läuft in der Umgebung reduzierten Drucks des zyklonischen Abscheiders effizient ab. Der reduzierte Druck dient auch dazu, die Dampf-Phase der heißen Menge vom zyklonischen Konzentrator in die Wasserdampfleitung zu der Kompressionsstufe, die unter einem höheren Druck steht, abzugeben, wobei die Wasserdampfleitung ebenfalls unter dem relativ zum Wasserdampfsystem reduzierten Druck steht.
Folglich wird eine heiße schäumende Menge der flüssigen und Dampf-Phasen im Plattenwärmetauscher bei einem ersten Druck, der niedriger ist als atmosphärischer Druck, gebildet und die heiße schäumende Menge der flüssigen und Dampf-Phasen wird vom Plattenwärmetauscher zum zyklonischen Abscheider geleitet, der bei einem derartigen ersten Druck gehalten wird.
Der Wasserdampf, zusammen mit einer kleinen Menge von Glykoldampf, wird von der heißen schäumenden Menge als eine Dampf-Phase zyklonisch abgeschieden, und wird vom zyklonischen Konzentrator zur Kompressionsstufe abgegeben, wobei eine heiße flüssige Phase mit reduziertem Wassergehalt zurückbleibt. Auf diese Art wird das verdünnte verbrauchte ADF aufkonzentriert. Die heiße flüssige Phase kann zurück zum Plattenwärmetauscher rückgewonnen werden, bis eine erwünschte Konzentration des Glykols erreicht ist.
Der höhere Druck des Wasserdampfs im zweiten Durchflussdurchgang des Plattenwärmetauschers stellt einen Wasserdampf bereit, der eine zum Erwärmen des verbrauchten ADF im ersten Durchflussdurchgang bis zur Siedetemperatur des verbrauchten ADF wirksame Temperatur aufweist zum Erzeugen der heißen schäumenden Menge des wässrigen Glykols und Wasserdampf, über einer heißen flüssigen Phase von verbrauchtem ADF. Die heiße schäumende Menge weist die gleichen Anteile von Glykol und Wasser, als Dampf oder in flüssiger Form, auf wie die heiße flüssige Phase.
Bei kontinuierlichem Betrieb des Verfahrens wird ein Füllstand der heißen flüssigen Phase im Plattenwärmetauscher erhalten zur kontinuierlichen Entstehung der heißen schäumenden Menge, wobei die Trennung der heißen schäumenden Menge in die diskreten Dampf- und flüssigen Phasen im Zyklon durchgeführt wird.
Der Wasserdampf, der aus dem Zyklon-Konzentrator abgegeben wird, wird in der Kompressionsstufe durch Kompressoren oder Gebläse komprimiert. Bei dem erzeugten komprimierten Wasserdampf wird mittels heißen Destillats oder Kondensats, das durch die Kondensation von Wasserdampf im Plattenwärmetauscher gebildet ist, Überhitzungswärme abgeführt und der komprimierte Wasserdampf, von dem Überhitzungswärme abgeführt wurde, bei einem zweiten Druck, wird von der Kompressionsstufe als Wasserdampf zufuhr rückgeführt, die die Kondensationsphase des Plattenwärmetauschers bereitstellt, wobei Wärme vom komprimierten Wasserdampf zu dem verdünnten verbrauchten ADF übertragen wird.
Es wurden Vorkehrungen getroffen zum Rückführen des Kondensats, das bei der Kompression des Wasserdampfs in der Kompressionsstufe gebildet wird, und ein Teil des vom Zyklon-Konzentrator abgegebenen Wasserdampfs, der eine kleine Menge von Glykoldampf enthalten kann, zurück zum Zyklon-Konzentrator, um die Abscheidung einer Wasserkomponente zu verbessern, die kein oder nur eine kleine Menge Glykol von dem wasserhaltigen Glykol, der als ADF wiederverwendbar ist, enthält, und um ebenfalls die Rückgewinnung von Glykol zu verbessern.
Das heiße Konzentrat von Glykol und Wasser, das vom Zyklon-Abscheider rückgewonnen wurde, wird verwendet um verdünnte verbrauchte ADF vor der Zuleitung der verdünnten verbrauchten ADF zum Plattenwärmetauscher vorzuheizen. Das heiße Wasserdampfdestillat oder -kondensat vom Plattenwärmetauscher wird ebenfalls zum Vorheizen der verdünnten verbrauchten ADF verwendet. Ein Vorheiz-Wärmetauscher verwendet getrennte Durchflüsse des wiedergewonnenen heißen Konzentrats von Glykol und Wasser und des heißen Wasserdampfkondensats in Wärmetauscher-Gegenströmungsdurchfluss mit dem verdünnten verbrauchten ADF.
Das verdünnte verbrauchte ADF wird vor dem Vorheizen mit Filtern eines gebräuchlichen Typs gefiltert, um Verunreinigungen zu entfernen, zum Beispiel können mechanische Filterbettsysteme genutzt werden, um Kies and andere feste Partikel aus der flüssigen Phase zu entfernen und Aktivkohlebetten können genutzt werden, um nicht mit Wasser mischbare Flüssigkeiten, zum Beispiel Kohlenwasserstoff-Öle, zu entfernen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Flugzeugenteisungsfluid-Rück gewinnungsvorrichtung der Erfindung
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformem mit Bezug zu den Zeichnungen
Mit Bezug auf 1 umfasst eine Flugzeugenteisungsfluid-Rückgewinnungsvorrichtung 10 einen Plattenwärmetauscher 12, einen Zyklon-Konzentrator 14, eine Kompressorenanordnung 16, einen Vorheiz-Wärmetauscher 18, einen Destillatbehälter 20, einen Rückgewinnungsbehälter 22, der eine Quelle von verbrauchtem Flugzeugenteisungsfluid bereitstellt, einen Konzentratbehälter 24, Filter 26 und eine elektrische Heizvorrichtung 28.
Der Plattenwärmetauscher 12 umfasst einen Durchflussdurchgang 30 für verbrauchtes Flugzeugenteisungsfluid, das Verdünnungswasser enthält und einen Durchflussdurchgang 32 für Wasserdampf, wobei der Durchflussdurchgang 30 in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem Durchflussdurchgang 32 steht.
Der Durchflussdurchgang 30 umfasst einen Einlassanschluss 34 für das verbrauchte Fluid und einen Auslassanschluss 36 für eine heiße schäumende Menge von flüssigem Enteisungsfluid gemischt mit Wasserdampfblasen. Der Durchflussdurchgang 32 umfasst einen Einlassanschluss 38 für Wasserdampf und einen Auslassanschluss 40 für kondensierten Wasserdampf.
Der Zyklon-Konzentrator 14 umfasst einen Einlassanschluss 42 für die heiße Flüssigkeits/Wasserdampf-Masse, einen Auslassanschluss 44 für Dampf, einen Auslassanschluss 46 für heißes Enteisungsfluid, einen Rückführauslassanschluss 48 für heißes Enteisungsfluid und einen Einlassanschluss 50 für Destillat, das Enteisungsfluidglykol enthalten kann.
Ein Durchgang 52 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 36 des Plattenwärmetauschers 12 und dem Einlassanschluss 42 des Zyklon-Konzentrators 14 bereit.
Ein Durchgang 54 stellt eine Dampfdurchflussverbindung zwischen dem Dampfauslassanschluss 36 des Zyklon-Konzentrators 14 und der Kompressoranordnung 16 bereit.
Eine Rückführdurchgang 56 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Rückführauslassanschluss 48 des Zyklon-Konzentrators 14 und dem Einlassanschluss 34 des Plattenwärmetauschers 12 bereit.
Ausflussdurchgang 58 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 46 des Zyklon-Konzentrators 14 und dem Vorheiz-Wärmetauscher 18 bereit.
Durchgang 60 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 46 der Kompressoranordnung 16 und dem Destillateinlassanschluss 50 bereit.
Die Kompressoranordnung 16 umfasst Kompressoren 62, 68 und 74.
Kompressor 62 weist einen Einlassanschluss 64 für Wasserdampf und einen Auslassanschluss 66 für komprimierten Wasserdampf auf. Kompressor 68 weist einen Einlassanschluss 70 für komprimierten Wasserdampf von Kompressor 62 und einen Auslassanschluss 72 für komprimierten Wasserdampf, der weiterer Kompression unterzogen wurde, auf. Kompressor 74 weist einen Einlassanschluss 76 für den komprimierten Wasserdampf von Kompressor 68 und einen Auslassanschluss 78 für den endgültig komprimierten Wasserdampf auf.
Wasserdampfleitung 80 stellt eine Wasserdampfdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 66 des Kompressors 62 und dem Einlassanschluss 70 des Kompressors 68 bereit. Wasserdampfleitung 82 stellt eine Wasserdampfdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 72 des Kompressors 68 und dem Einlassanschluss 76 des Kompressors 74 bereit. Wasserdampfleitung 84 stellt eine Wasserdampfdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 78 des Kompressors 74 und dem Dampfeinlassanschluss 38 des Plattenwärmetauschers 12 bereit.
Jeder der Kompressoren 62, 68 und 74 weist einen Einlassanschluss 86 zum Abführen von Überhitzungswärme auf, wobei jeder dieser Einlassanschlüsse 86 in Flüssigkeitsdurchflussverbindung mit einer Abzweigleitung 88 von einer Leitung 90 für heißes Destillat ist.
Jeder der Kompressoren 62, 68 und 74 weist eine Abflussleitung 92 auf und eine Abflussleitung 93 wird von der Destillatleitung 60 bereitgestellt.
Der Vorheiz-Wärmetauscher 18 weist einen zentralen Durchgang 94 auf, einen äußeren ringförmigen Durchgang 96 und einen zwischenliegenden ringförmigen Durchgang 98. Der zwischenliegende ringförmige Durchgang 98 umgibt den zentralen Durchgang 94 und der äußere ringförmige Durchgang 96 umgibt den zwischenliegenden ringförmigen Durchgang 98.
Der zwischenliegende ringförmige Durchgang 98 steht in Wärmeaustauschbeziehung mit dem zentralen Durchgang 94 und dem äußeren ringförmigen Durchgang 96.
Der zentrale Durchgang 94 weist einen Einlassanschluss 100 und einen Auslassanschluss 102 auf. Der äußere ringförmige Durchgang weist einen Einlassanschluss 104 und einen Auslassanschluss 106 auf und der zwischenliegende ringförmige Durchgang 98 weist einen Einlassanschluss 108 und einen Auslassanschluss 110 auf.
Durchgang 114 stellt eine Durchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 102 des zentralen Durchgangs 94 und dem Konzentratbehälter 24 bereit.
Durchgang 116 stellt eine Durchflussverbindung zwischen dem Destillatbehälter 20 und dem Einlassanschluss 104 des äußeren ringförmigen Durchgangs 96 bereit.
Durchgang 118 stellt eine Durchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 106 des äußeren Durchgangs 96 und der elektrischen Heizvorrichtung 28 bereit.
Eine Abzweigleitung 112 von Durchgang 118 ist mit einem Kanalisationssystem 120 verbunden.
Durchgang 122 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Rückgewinnungsbehälter 22 und dem Einlassanschluss 108 des zwischenliegenden ringförmigen Durchgangs 98 bereit.
Durchgang 124 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 110 des zwischenliegenden ringförmigen Durchgangs 98 und dem Einlassanschluss 34 des Plattenwärmetauschers 12 bereit.
Durchgang 126 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 40 des Plattenwärmetauschers 12 und der elektrischen Heizvorrichtung 28 bereit und Durchgang 128 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen der elektrischen Heizvorrichtung 28 und dem Destillatbehälter 20 bereit.
Der Destillatbehälter 20 weist einen Einlassanschluss 130 und einen Auslassanschluss 132 auf. Eine Leitung 134 stellt eine Flüssigkeitsdurchflussverbindung zwischen dem Auslassanschluss 132 und dem Durchgang 116 und der Leitung 90 für heißes Destillat bereit.
Ein Ventil 136 in Leitung 90 steuert/regelt den Durchfluss von Leitung 134 zwischen Leitung 90 und Durchgang 116. Ein Filter 138 ist ist in Leitung 90 angeordnet, sowie eine Abflussleitung 140. Eine Leitung 90 für heißes De stillat leitet heißes Destillat zur Dampfleitung 54, um von in den Kompressor 62 eintretendem Dampf die Überhitzungswärme abzuführen. Das Destillat, das von der Destillatleitung 90 in die Dampfleitung 54 eingeführt wird, dient auch dazu, von dem Wasserdampf Glykoldampf, der von dem Wasserdampf mitgerissen wurde, abzuscheiden.
Ein Dampfrückführdurchgang 142 stellt eine Durchflussverbindung zwischen der Dampfleitung 54 und dem Destillatdurchgang 60 zum Destillateinlassanschluss 50 bereit.
Ein sekundärer Zyklon 144 ist in der Dampfleitung 84 angeordnet. Der sekundäre Zyklon 144 weist eine Destillatleitung 146 auf, die eine Durchflussverbindung zwischen dem sekundären Zyklon 144 und dem Destillatdurchgang 60 bereitstellt.
Überall in der Vorrichtung 10 sind Ventile zur Steuerung/Regelung des Durchflusses angeordnet, umfassend die Unterbindung von Durchfluss in verschiedenen Leitungen und Durchgängen, umfassend Ventil 148 in der Leitung 134, Ventil 150 im Wasserdampfrückführdurchgang 142, Ventil 152 im Ausflussdurchgang 58, Ventil 154 im Durchgang 122, Ventil 156 im Durchgang 114, Ventil 158 in Abzweigung 112 zum Kanalisationssystem 120 und Ventil 160 in der Abzweigleitung 162 vom Ausflussdurchgang 58 zum Durchgang 124.
Der Destillatbehälter 20 umfasst eine Entlüftungsleitung 164.
Die Vorrichtung 10 umfasst mehrere Pumpen zum Durchfluss von Flüssigkeiten unter Druck durch Vorrichtung 10, umfassend Pumpe 166 im Durchgang 122, Pumpe 168 im Ausflussdurchgang 58, Pumpe 170 in der Leitung 134 und Pumpe 172 in der Leitung 90 für heißes Destillat.
Ein Sender oder Überwachungsgerät 174 für den absoluten Druck und ein Temperatursender oder -überwachungsgerät 176 überwachen jeweils den Druck und die Temperatur im Zyklon-Konzentrator 14. Basierend auf tabellarisierten Daten wird die Glykolkonzentration in der diskreten heißen flüssigen Phase im Zyklon-Konzentrator 14 bestimmt. Die tabellarisierten Daten stellen die Glykolkonzentration in der diskreten heißen flüssigen Phase bei gegebenen Werten für Druck und Temperatur im Zyklon 14 für eine gegebene Glykolkonzentration in der Zuleitung zum Durchflussdurchgang 30 des Plattenwärmetauschers 12 bereit.
Diese tabellarisierten Daten können im Speicher in einem Computer (nicht gezeigt) gespeichert werden, wobei die Werte für Druck und Temperatur dem Computer ständig zugeführt werden, zusammen mit der Glykolkonzentration der Zuleitung zu Durchflussdurchgang 30 des Plattenwärmetauschers 12, wodurch die Glykolkonzentration in der diskreten flüssigen Phase im Zyklon-Konzentrator 14 laufend berechnet wird.
Der Betrieb der Vorrichtung 10 zum Konzentrieren von verbrauchtem Flugzeugenteisungsfluid durch das Entfernen von Verdünnungswasser läuft wie folgt ab: das verbrauchte verdünnte Enteisungsfluid wird durch die Pumpe 166 vom Rückgewinnungsbehälter 22 zum Plattenwärmetauscher 12 gepumpt. Das verbrauchte Fluid fließt durch Durchgang 122 und Filter 26 (von denen zwei gezeigt sind) zum Vorheiz-Wärmetauscher 18, wo es in einen Einlassanschluss 108 eintritt und entlang des zwischenliegenden ringförmigen Durchgangs 98 zum Auslassanschluss 110 fließt. Im Vorheiz-Wärmetauscher 18 ist das verdünnte verbrauchte Fluid, das entlang des zwischenliegenden ringförmigen Durchgangs 98 zum Auslassanschluss 110 fließt, in Gegenströmungsdurchfluss und steht in Wärmeaustauschbeziehung mit heißem konzentrierten Enteisungsfluid, das entlang des zentralen Durchgangs 94 fließt, und mit heißem Wasserdampfkondensat, das entlang des äußeren ringförmigen Durchgangs 96 des Vorheiz-Wärmetauschers 18 fließt.
Auf diese Art wird das verdünnte verbrauchte Enteisungsfluid vorgeheizt.
Das vorgeheizte verdünnte verbrauchte Enteisungsfluid fließt von Auslassanschluss 110 des Vorheiz-Wärmetauschers 18 entlang Durchgang 124 zum Einlassanschluss 34 und von dort aus entlang Durchflussdurchgang 30 des Plattenwärmetauschers 12 bei einem ersten Druck, vorzugsweise unter teilweisem Unterdruck. Zur gleichen Zeit wird Wasserdampf durch den Einlassanschluss 38 in den Durchflussdurchgang 32 des Plattenwärmetauschers 12 bei einem zweiten Druck, der höher ist als der erste Druck, zugeleitet. Der Wasserdampf in Durchflussdurchgang 32 kondensiert und während er kondensiert heizt er das verdünnte verbrauchte Enteisungsfluid im Durchflussdurchgang 30 unter Erzeugung einer heißen schäumenden Menge des verbrauchten Enteisungsfluids und Wasserdampf, die aus dem Plattenwärmetauscher 12 bei Auslassanschluss 36 austritt, entlang Durchgang 52 fließt und in den Zyklon-Konzentrator 14 bei Einlassanschluss 42 eintritt.
Ein Füllstand heißer Flüssigkeit wird im Durchflussdurchgang 30 erhalten, wobei diese heiße Flüssigkeit die gleichen Anteile von Glykol und Wasser enthält wie die heiße schäumende Menge. Während die heiße Flüssigkeit in die heiße schäumende Menge umgewandelt und zum Zyklon-Konzentrator 14 geleitet wird, wird sie durch die Zuleitung von verbrauchtem Enteisungsfluid vom Vorheiz-Wärmetauscher 18 wieder aufgefüllt.
Der durch den Wasserdampfeinlassanschluss 38 in den Durchflussdurchgang 32 eingelassene Wasserdampf ist komprimierter oder rekomprimierter Wasserdampf bei einem erhöhten Druck, zum Beispiel 34.47 N/m² (5 psi) oberhalb des ersten Drucks (in Durchflussdurchgang 30), wobei Wasserdampf bei seiner Gleichgewichtstemperatur von 109°C kondensiert. Der Siedepunkt des Glykolenteisungsfluids wäre höher als die Wasserdampftemperatur, wenn die Drücke gleich wären, aber die Druckdifferenz bewirkt, dass der Dampf wärmer ist und bewirkt, dass die Wärme vom Dampf in Durchflussdurchgang 32 zu dem verbrauchten Enteisungsfluid in Durchflussdurchgang 30 strömt, während der Wasserdampf in Durchflussdurchgang 32 kondensiert.
Im Zyklon-Konzentrator 14 wird Wasserdampf von heißem flüssigen Enteisungsfluid abgeschieden. Das flüssige Enteisungsfluid wird dabei in den unteren Bereich des Zyklon-Konzentrators 14 gezogen und der Wasserdampf wird vom oberen Bereich durch den Auslassanschluss 44 abgegeben.
Der Wasserdampf strömt von Auslassanschluss 44 entlang Durchgang 54 zur Kompressoranordnung 16. Durchgang 54, Auslassanschluss 44 und das Innere des Zyklon-Konzentrators 14 werden bei dem ersten Druck gehalten, der üblicherweise ein partieller Unterdruck bei einem Druck unter atmosphärischem Druck ist.
Der Wasserdampf wird folglich vom Zyklon-Konzentrator 14 entlang Durchgang 54 abgegeben und passiert sequentiell durch die Kompressoren 62, 68 und 74, wobei er einer sukzessiven Kompression unterzogen wird. Komprimierter Wasserdampf verlässt die Kompressoranordnung 16 am Auslassanschluss 78 und strömt entlang Wasserdampfleitung 84 zum Einlassanschluss 38 des Plattenwärmetauschers 12. Der sekundäre Zyklon 144 in Wasserdampfleitung 84 dient zum Abscheiden von mitgerissenem Glykolenteisungsfluid, das durch Destillatleitung 146 zum Destillatdurchgang 60 abgezogen und zum Wiedergewinnen des Glykolgehalts zum Zyklon 14 rückgeführt wird, aus dem kondensiertem Wasserdampf.
In der Kompressoranordnung 16 wird heißes Destillat oder Kondensat, das vom Plattenwärmetauscher 12 am Auslassanschluss 40 entfernt wurde, von der Leitung 90 für heißes Destillat antlang Abzweigleitungen 88 zu einem Einlassanschluss 86 zum Abführen der Überhitzungswärme zugeleitet, der mit jeder der Leitungen 80, 82 und 84 in Verbindung steht. Dieses Wasser tritt in die Strömung von komprimiertem Wasserdampf ein und führt die Überhitzungswärme des komprimierten Wasserdampfs ab, um die Temperatur in den notwendigen Grenzen des Betriebs der Kompressoren 62, 68 und 74 zu halten, und wandelt die Kompressionswärme und Reibungswärme, die von den Kompressoren erzeugt wurde, in vom Wasserdampf gehaltene la tente Wärme um. Jegliches überschüssige Wasser zum Abführen von Überhitzungswärme, das im komprimierten Wasserdampf zurückbleibt, wird vom sekundären Zyklon 144 entfernt wie vorangehend beschrieben. Wasser, das sich in den Kompressoren 62, 68 und 74 sammelt, wird an den Abflüssen 92 entfernt, und ein Teil des Wassers, das von Kompressor 74 abfließt, wird entlang des Destillatdurchgangs 60 zum Destillateinlassanschluss 50 des Zyklon-Konzentrators 14 zugeführt, wodurch restliches Glykolenteisungsfluid, das im Wasserdampf mitgerissen und durch Durchgang 54 von dem Zyklon-Konzentrator entfernt wurde, zurückgewonnen werden kann.
Ein Teil des Wasserdampfs, der entlang Durchgang 54 vom Zyklon-Konzentrator 14 zur Kompressoranordnung 16 strömt, wird zum Zyklon-Konzentrator 14 entlang des Wasserdampfrückführdurchgangs 142 zurückgeführt, ebenfalls als ein Mittel zum Rückführen der kleinen Mengen von Glykolenteisungsfluid, das im vom Zyklon-Konzentrator 14 abgezogenen Wasserdampf mitgerissen wurde.
Das konzentrierte Enteisungsfluid verlässt den Zyklon-Konzentrator 14 bei Auslassanschluss 46 und wird von der Pumpe 168 entlang des Ausflussdurchgangs 58 zum Einlassanschluss 100 des zentralen Durchgangs 94 des Vorheiz-Wärmetauschers 18 gepumpt, wo es in Gegenströmungsdurchfluss mit dem zu behandelnden verdünnten verbrauchten Enteisungsfluid fließt, wobei die Wärme des konzentrierten Enteisungsfluids zum Vorheizen des verdünnten verbrauchten Enteisungsfluids verwendet wird. Das konzentrierte Enteisungsfluid fließt vom Vorheiz-Wärmetauscher 18 durch den Auslassanschluss 102 und entlang Durchgang 114 zum Konzentratbehälter 24. Die Konzentration des konzentrierten Enteisungsfluids im Zyklon-Konzentrator 14 wird überwacht.
Der Durchfluss von konzentriertem Enteisungsfluid im Ausflussdurchgang 58 wird durch Ventil 152 gesteuert/geregelt, als Antwort auf die Glykolkonzentration im Zyklon-Konzentrator 14, die aus dem Druck und der Temperatur (jeweils bestimmt durch Überwachungsgeräte 174 und 176) be stimmt wird, und der bekannten Glykolkonzentration in der Zuleitung von verbrauchtem verdünntem Enteisungsfluid. Wenn die Konzentration unter einen vorbestimmten oder benötigten Wert fällt, wird der Durchfluss im Ausflussdurchgang 58 reduziert oder unterbrochen und das konzentrierte Enteisungsfluid einer nicht-akzeptablen Konzentration wird zum Einlassanschluss 34 des Plattenwärmetauschers 12 rückgeführt, mittels des Rückführauslassanschlusses 48 des Zyklon-Konzentrators 14 und des Rückführdurchgangs 56, wodurch die Glykolkonzentration im Enteisungsfluid auf einen akzeptablen Wert gehoben werden kann.
Genauso kann der Anteil von Glykol im Wasserdampfkondensat in Leitung 60 und im Wasserdampfrückführdurchgang 142 überwacht werden. Wenn der Glykolanteil im vom Kompressor 74 abgezogenen Wasserdampfkondensat und im Durchgang 142 signifikant ist, wird das Rückführen entlang Destillatdurchgang 60 zum Eintritt in den Zyklon-Konzentrator 14 an Einlassanschluss 50 fortgeführt, wodurch das Glykol im Zyklon-Konzentrator 14 rückgewonnen werden kann. Wenn die Glykolkonzentration im Wasserdampfkondensat in Destillatleitung 60 insignifikant ist, kann der Durchfluss in den Zyklon-Konzentrator 14 entlang Destillatleitung 60 unterbrochen oder reduziert werden und das Kondensat an Abfluss 92 oder 93 abgelassen werden; und der Durchfluss entlang Durchgang 142 kann durch Ventil 150 unterbrochen oder reduziert werden.
Der in Durchflussdurchgang 32 aufgrund des Wärmeaustauschs gebildete kondensierte Wasserdampf weist üblicherweise eine Temperatur von 109°C auf und fließt von Auslassanschluss 40 und entlang Durchgängen 126 und 128, um in den Destillatbehälter 20 bei Einlassanschluss 130 einzutreten. Die elektrische Heizvorrichtung 28 zwischen Durchgängen 126 und 128 kann verwendet werden, um das Wasserdampfkondensat wenn nötig noch weiter zu heizen. Das Wasserdampfkondensat im Destillatbehälter 20 tritt an einem Auslassanschluss 132 aus und wird durch Pumpe 170 entlang Leitung 134 zum Zuleiten zu Durchgang 116 und der Leitung 90 für heißes Destillat wie benötigt gepumpt. Leitung 134 umfasst ein Ventil 148 zum Regulieren des Durchflusses.
Im Destillatbehälter 20 wird ein Destillatfüllstand erhalten. Mit LS bezeichnete Füllstandschalter stellen Informationen zu dem Destillatfüllstand im Behälter 20 bereit und das Ventil 148 und die Pumpe 170 werden entsprechend gesteuert/geregelt und betrieben.
Das Destillat oder Wasserdampfkondensat in Durchgang 116 fließt zum Einlassanschluss 104 des äußeren ringförmigen Durchgangs 96 des Vorheiz-Wärmetauschers 18 und fließt entlang des ringförmigen Durchgangs 96 in Gegenströmungsdurchfluss mit dem verdünnten verbrauchten Enteisungsfluid im zwischenliegenden ringförmigen Durchgang 98, wobei die Wärme des Wasserdampfkondensats verwendet wird, um das verdünnte verbrauchte Enteisungsfluid vorzuheizen.
Das Wasserdampfkondensat tritt aus dem Vorheiz-Wärmetauscher 18 an Auslassanschluss 106 aus und fließt entlang Durchgang 118, um sich wieder mit dem Kondensat in Durchgang 126 zu vereinigen. Ein Teil des Kondensats kann entlang Abzweigleitung 112 von Durchgang 118 zum Kanalisationssystem 120 fließen.
Bei Inbetriebnahme wird die elektrische Heizvorrichtung 28 verwendet, um eine erforderliche Temperatur für das Wasserdampfkondensat zu erzeugen, das im Vorheiz-Wärmetauscher 18 verwendet wird, und für das heiße Destillat in der Leitung 90 für heißes Destillat, wovon die Wärme auch dazu verwendet wird, Wasserdampf, der vom Zyklon-Konzentrator 14 entlang Wasserdampfleitung 54 abgezogen wurde, zu heizen und um den Wasserdampfanteil, der zur Kompressoranordnung 16 zugeführt wird, zu ergänzen.
Nachdem die erforderlichen Temperaturen hergestellt worden sind, kann die elektrische Heizvorrichtung 28 ausgeschaltet werden. Danach funktioniert das System ohne die Notwendigkeit von Wärmezufuhr durch das Erzeugen von frisch komprimierten Wasserdampf für den Plattenwärmetauscher 12 in der Kompressoranordnung 16 aus dem Wasserdampf, der vom Zyklon-Konzentrator 14 abgezogen wurde. Der Vorheiz-Wärmetauscher 18 maximiert ebenfalls die effiziente Nutzung von im System erzeugter Wärme.
Bei Inbetriebnahme führt das System während einer Zeitspanne vor dem beabsichtigten Betrieb einen Auffüll-Aufheiz-Arbeitsgang durch. In diesem Stadium ruht die Kompressoranordnung 16. Wenn die Temperatur im Zyklon-Konzentrator 14 nah an der erforderlichen Betriebstemperatur ist, wird die Kompressoranordnung in Betrieb gebracht und der Arbeitsgang beginnt.
Es ist wichtig, periodisch angesammeltes Kondensat aus der Kompressoranordnung 16 an den Abflüssen 92 abfließen zu lassen, insbesondere vor Inbetriebnahme der Kompressoranordnung 16.
Der Betrieb der Kompressoren 62, 68 und 74 wird gesteuert/geregelt, so dass jeder bei einer Geschwindigkeit läuft, bei der er einen erwünschten differentialen Sollwert hält. Während des normalen Betriebs, wobei alle drei Kompressoren 62, 68 und 74 eingestellt sind, um bei derselben prozentualen Geschwindigkeit zu laufen, ist es normal, dass ein bestimmtes Gebläse bei einer höheren Temperatur und mit einem höheren Stromverbrauch als ein vorhergehender Kompressor läuft. Um eine ausgeglichenere Belastung der drei Kompressoren 62, 68 und 74 zu erzielen, ist es angemessen, die Kompressoren so zu betreiben, dass sie bei leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten laufen, während sie immer noch den Sollwert halten. Daher kann, als Beispiel, Kompressor 62 so eingestellt werden, dass er bei 100% Geschwindigkeit läuft, Kompressor 68 bei 95% Geschwindigkeit und Kompressor 74 bei 90% Geschwindigkeit. Dies gleicht die Belastung zwischen den Kompressoren aus. Beobachtung und Erfahrung diktieren die angemessensten Einstellungen zur Nutzung unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
Die Funktion der verschiedenen Ventile und Pumpen und Abflüsse im System ist nach der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich, auch wenn sie nicht präzise gezeigt wurde.
Die Entlüftungsleitung 164 weist einen Kondensor auf, der das Entlüften von Wasserdampf und Gerüchen minimiert.
Die Vorrichtung 10 und das Verfahren der Erfindung erlauben effiziente Rückgewinnung von Enteisungsfluid aus einem verbrauchten Enteisungsfluid, das mit Wasser verdünnt ist, so wie es vom Asphalt rückgewonnen wird, wenn eine Flugzeugenteisung durchgeführt wird. Die Vorrichtung und das Verfahren stellen folglich Umweltvorteile bereit, dadurch, dass die organische flüssige Komponente des Enteisungsfluids rückgewonnen und nicht als Abfall entsorgt wird, während die Rückgewinnung gleichzeitig energieeffizient ist. Weiterhin wird das Wasser, das von dem verdünnten verbrauchten Enteisungsfluid rückgewonnen wird, nachdem es als komprimierter Dampf im Plattenwärmetauscher 12 verwendet wurde, aus dem System entfernt und weist einen niedrigen Glykolgehalt auf und kann in ein öffentliches Kanalisationssystem eingespeist werden, ohne Umweltprobleme zu verursachen.
Insbesondere kann die Vorrichtung 10 der Erfindung 1000 Liter verdünntes verbrauchtes Flugzeugenteisungsfluid, das eine Glykolkonzentration von etwa 10% Gewichtsanteil aufweist, pro Stunde verarbeiten, um eine wässrige Lösung des Glykols bei einer Glykolkonzentration von etwa 50% Gewichtsanteil und sauberes Wasser, das weniger als 1% Gewichtsanteil Glykol enthält, zu erzeugen.
Die Vorrichtung 10 ist ausgelegt, so dass automatisch ADF-Konzentrat entlang dem Ausflussdurchgang 58 abgezogen wird, sobald die erwünschte Konzentration erreicht ist. Die Überwachung von Druck und Temperatur im Zyklon-Konzentrator 14 stellt eine ständige Einschätzung der Konzentration der ADF am Boden des Zyklon-Konzentrators bereit.
Zweckmäßig wird das System so betrieben, dass Ventil 148 in Leitung 134 eine Durchflussrate von 1 Liter/Min bis 1 bis 1.5 Liter/Min über der erwünschten Durchflussrate bereitstellt. Auf diese Art betrieben wird das System gelegentlich in einen Rezirkulationsmodus umschalten, um einen angemessenen Füllstand von Destillat oder kondensiertem Wasserdampf im Destillatbehälter 20 zu erhalten. Wenn der Destillatfüllstand im Destillatbehälter 20 hoch ist, wird der Durchfluss von Destillat von Behälter 20 in Leitung 134 durch Regulierung des Ventils 148 erhöht.
Das den Konzentratdurchfluss regelnde Ventil 152 wird eingestellt, sobald die erwünschte ADF-Konzentration erreicht ist. Die Konzentration wird regelmäßig überprüft, wie z.B. durch das Überwachungsgerät 174, um zu bestätigen, dass die erwünschte Konzentration erhalten wird.
Folglich wird, wenn die Konzentration zu niedrig ist, der Konzentratdurchfluss in Leitung 58 mittels des Ventils 152 reduziert und das ADF mit nicht ausreichender Glykolkonzentration wird zum Leitungsrückführdurchgang 56 über die Abzweigleitung 162 rückgeführt, wobei ebenfalls Durchfluss vom Konzentrator 14 durch den Rückführanschluss 48 zum Rückführdurchgang 56 und von dort aus zum Plattenwärmetauscher 12 geführt wird.
Wenn die Konzentration des ADF in Leitung 58 zu hoch ist, wird die Durchflussrate erhöht, bis die gewünschte Konzentration erreicht ist.
In 1 sind Temperatursender als TT bezeichnet, Temperaturanzeiger als TI, Drucksender als PT und Druckanzeiger als PI. H bezeichnet Heizvorrichtungen, API bezeichnet einen Sender für absoluten Druck, PS bezeichnet einen Druckschalter, LS bezeichnet einen Füllstandschalter, und FT bezeichnet Durchfluss-Sender.
Wie vorangehend angedeutet, obwohl die Erfindung mit Bezug auf ein besonders wichtiges Ausführungsbeispiel, bei dem Verdünnungswasser von verbrauchtem Enteisungsfluid entfernt wird, beschrieben worden ist, können das Verfahren und die Vorrichtung auch bei anderen wässrigen Fluidmi schungen angewandt werden, wobei Wasser entfernt werden solll; beispielhaft sind hier die Entsalzung von Salzwasser, Entfernen von Wasser bei kontaminiertem Grundwasser und Entfernung von Wasser aus wässrigen Industrieabwässern erwähnt.
Bei dem wichtigen Ausführungsbeispiel, bei dem Wasser aus verbrauchtem Enteisungsfluid entfernt wird, kann das resultierende Fluid als Enteisungsfluid wiederbenutzt werden oder zu anderen Zwecken, beispielsweise als Frostschutzmittel, verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Entfernen von Verdünnungswasser aus einem verbrauchten Enteisungsfluid, um ein wiederverwendbares Enteisungsfluid bereitzustellen, bei dem: a) eine verbrauchte Enteisungsfluidmischung umfassend 5 bis 20% Gewichtsanteil eines Enteisungsglykols und 80 bis 95% Gewichtsanteil Wasser durch Dampf in einer Heizkammer indirekt erhitzt (12) wird zum Erzeugen einer heißen schäumenden Menge aus einer heißen flüssigen und einer Wasserdampf-Phase, wobei die heiße flüssige Phase Wasserdampfblasen enthält, bei einem ersten Druck, b) die heiße schäumende Menge aus der Heizkammer in eine Trennkammer eines Zyklons eingespeist wird und die Wasserdampf-Phase und die Wasserdampfblasen der heißen flüssigen Phase in der Trennkammer des Zyklons (14) zyklonisch aus der heißen schäumenden Menge abgeschieden werden, bei dem ersten Druck unter Bildung einer diskreten heißen flüssigen Phase und einer diskreten Wasserdampf-Phase, c) die diskrete Wasserdampf-Phase aus dem Zyklon rückgewonnen wird und die Wasserdampf-Phase in mindestens einer Kompressionsstufe (16) komprimiert wird, um heißen komprimierten Dampf bei einem zweiten Druck zu erzeugen, d) der heiße komprimierte Dampf zum indirekten Heizen (12) von verbrauchtem Enteisungsfluid in a) regeneriert wird, e) die heiße flüssige Phase aus dem Zyklon rückgewonnen wird, f) die Konzentration von Enteisungsglykol in der heißen flüssigen Phase, die aus der zyklonischen Trennung (14) in (e) rückgewonnen wird, überwacht wird und ein wiederverwendbares Enteisungsfluid rückgewonnen wird, das eine Konzentration von Enteisungsglykol von 40 bis 50% Gewichtsanteil und eine Konzentration von Wasser von 50 bis 60% Gewichtsanteil besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Enteisungsglykol aus Ethylenglykol oder Propylenglykol ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druck mindestens 34,47 N/m² (5 psi) niedriger als der zweite Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druck 75,84×10³ bis 103,42×10³ N/m² (11 bis 15 psia) beträgt und der zweite Druck 110,31×10³ bis 137,89×10³ N/m² (16 bis 20 psia) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass heißes destilliertes Wasser (88) mindestens einer Kompressionsstufe (16) zugeführt wird zum Abführen der Überhitzungswärme des heißen komprimierten Dampfs.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schritt enthalten ist, bei dem ein heißes Dampfkondensat rückgewonnen wird, das aus dem zum indirekten Heizen (12) benutzten heißen Dampf gewonnen wird, und dass das Verdünnungswasser enthaltende verbrauchte Enteisungsfluid vor dem indirekten Heizen (12) in a) durch das heiße Dampfkondensat vorgeheizt (18) wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorheizen (18) ferner vor dem indirekten Heizen (12) ein Vorheizen des Verdünnungswasser enthaltenden verbrauchten Enteisungsfluids mit heißem flüssigen Enteisungsfluid aus der von der zyklonischen Trennung (14) rückgewonnenen Phase enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das indirekte Heizen in einem Plattenwärmetauscher (12) durchgeführt wird, und dass das Vorheizen vor dem indirekten Heizen in einem Wärmetauscher (18) durchgeführt wird, der Gegenströmungsdurchfluss des Verdünnungswasser enthaltenden verbrauchten Enteisungsfluids relativ zu Durchflüssen des heißen Dampfkondensats und des heißen flüssigen Enteisungsfluids vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungswasser enthaltende verbrauchte Enteisungsfluid vor dem Vorheizen (18) gefiltert (26) wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet dass die Überwachung in (f) einen Schritt enthält, bei dem: (g) die heiße flüssige Phase zu Schritt a) regeneriert wird, bis die Konzentration von 40 bis 50% Gewichtsanteil von Enteisungsglykol in der heißen flüssigen Phase, die in Schritt e) rückgewonnen wird, erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die heiße schäumende Menge über einer heißen flüssigen Phase des Verdünnungswasser enthaltenden verbrauchten Enteisungsfluids erzeugt wird, wobei die heiße schäumende Menge und die heiße flüssige Phase die gleichen relativen Anteile von Glykol und Wasser, in flüssiger oder gasförmiger Form, enthalten; und dass die heiße flüssige Phase kontinuierlich durch eine Zufuhr des verbrauchten Enteisungsfluids von der Vorheizung aufgefüllt wird, während die heiße schäumende Menge in die Trennkammer des Zyklons (14) eingespeist wird.
Vorrichtung (10) zum Entfernen von Verdünnungswasser aus verbrauchtem Enteisungsfluid, um ein wiederverwendbares Enteisungsfluid bereitzustellen, wobei die Vorrichtung umfasst: (a) einen Wärmetauscher (12), der einen ersten Durchflussdurchgang (30) durch den Wärmetauscher (12) zum Durchfluss eines verbrauchten Enteisungsfluids, das einen Enteisungsglykol und Verdünnungswasser enthält, besitzt, wobei der erste Durchgang (30) in Wärmeaustauschbeziehung mit einem zweiten Durchflussdurchgang (32) für Dampf steht, wobei der erste Durchgang (30) einen Einlassanschluss (34) und einen Auslassanschluss (36) besitzt, und der zweite Durchgang (32) einen Einlassanschluss (38) und einen Auslassanschluss (40) besitzt; (b) eine Trennkammer mit einem Flüssigkeitseinlassanschluss (42) und einer ersten Leitung (52) zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Auslassanschlusses (36) des ersten Durchgangs (30) mit dem Einlassanschluss (42); einen Dampfauslassanschluss (44) in der Trennkammer und einen Flüssigkeitsauslassanschluss (46), der mit der Trennkammer in Verbindung steht; (c) mindestens einen Kompressor (62) zum Komprimieren von Dampf, der einen Dampfeinlassanschluss (64) und eine zweite Leitung (54) zur Dampfdurchflussverbindung des Dampfauslassanschlusses (44) mit dem Dampfeinlassanschluss (64) des mindestens einen Kompressors (62) besitzt; einen Auslassanschluss (66) für komprimierten Dampf und eine dritte Leitung (84) zur Dampfdurchflussverbindung des Auslassanschlusses (66) für komprimierten Dampf mit dem Einlassanschluss (38) des zweiten Durchflussdurchgangs (32) des Wärmetauschers (12) und Mittel zur Überwachung der Konzentration des Entei sungsglykols, das vom Flüssigkeitsauslassanschluss (46) rückgewonnen wird; wobei sich die Trennkammer in einem Zyklon (14) befindet, um zyklonisch eine aus dem ersten Durchflussdurchgang (30) erhaltene heiße schäumende Menge einer heißen flüssigen Phase und einer Wasserdampf-Phase zu trennen, wobei die heiße flüssige Phase Wasserdampfblasen enthält; und Mittel zum Halten des ersten Durchflussdurchgangs (30), der ersten Leitung (52), der Trennkammer und des Dampfauslassanschlusses (44) des Zyklons (14) auf einem Druck, der niedriger als der Druck in dem zweiten Durchflussdurchgang (32) des Wärmetauschers (12), dem mindestens einen Kompressor (62) und der dritten Leitung (84) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch einen Regenerierungsflüssigkeitsauslassanschluss (48) in dem Zyklon (14), und einer vierten Leitung (56) zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Regenerierungsflüssigkeitsauslassanschlusses (48) des Zyklons (14) mit dem Einlassanschluss (34) des ersten Durchgangs (30) des Wärmetauschers (12).
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, weiterhin gekennzeichnet durch einen Destillatbehälter (20) zum Bereitstellen einer Quelle von heißem destillierten Wasser, ein Destillatleitungsmittel (126, 128) zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Auslassanschlusses (40) des zweiten Durchflussdurchgangs (32) des Wärmetauschers (12) mit einem Einlassanschluss (130) des Destillatbehälters (20); und durch Heizmittel (28) in dem Destillatleitungsmittel (126, 128) zum Heizen von destilliertem Wasser; wobei der Destillatbehälter (20) einen Auslassanschluss (132) für heißes destilliertes Wasser besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, weiterhin gekennzeichnet durch einen Vorheiz-Wärmetauscher (18) mit einem zwischen liegenden ringförmigen Durchgang (98) zum Durchfluss der Verdünnungswasser enthaltenden wässrigen Flüssigkeitsmischung, einem äußeren ringförmigen Durchgang (96), der den zwischenliegenden ringförmigen Durchgang umgibt, und einem inneren Durchgang (94), den der zwischenliegende ringförmige Durchgang (98) umgibt; wobei der äußere (96) und der innere (94) Durchgang in Wärmeaustauschbeziehung mit dem zwischenliegenden Durchgang (98) sind; und durch eine fünfte Leitung (124) zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des zwischenliegenden Durchgangs (98) mit dem Einlassanschluss (34) des ersten Durchgangs des Wärmetauschers (12).
Vorrichtung nach Anspruch 15, weiter gekennzeichnet durch eine sechste Leitung (116) zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Auslassanschlusses (132) des Destillatbehälters (20) mit dem äußeren Durchgang (96) des Vorheiz-Wärmetauschers (18), und eine siebte Leitung zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Flüssigkeitsauslassanschlusses (40) des Zyklons (14) mit dem inneren Durchgang (94) des Vorheiz-Wärmetauschers (18).
Vorrichtung nach Anspruch 16, weiter gekennzeichnet durch einen Überhitzungswärme-Abfuhr-Einlassanschluss (86) in dem mindestens einen Kompressor (62) und eine Einlassleitung (88) zum Durchfluss von heißem destillierten Wasser zu dem Überhitzungswärme-Abfuhr-Einlassanschluss (86) zum Abführen von Überhitzungswärme bei komprimiertem Dampf, der in dem mindestens einen Kompressor (62) erzeugt wird, wobei die Einlassleitung (88) in Flüssigkeitsdurchflussverbindung mit der sechsten Leitung (116) steht.
Vorrichtung nach Anspruch 17, weiter gekennzeichnet durch einen Kondenswasserauslassanschluss in dem mindestens einen Kompressor (62) und eine achte Leitung (60) zur Flüssigkeitsdurchflussverbindung des Wasserauslassanschlusses mit dem Zyklon (14), um zu dem Zyklon Wasser und organisches Fluid rückzuführen, die vom Dampf aus dem Zyklon (14) mitgerissen wurden.