Verfahren zur Gewinnung von flüchtigen Stoffen bei der Eindampfung von Lösungen mittels Thermokompression.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüchtigen Stoffen bei der Eindampfung von Lösungen mittels Thermo kompression.
Es gibt Fälle, wo mittels Thermokompression so grosse Lösungsmengen zu verdampfen sind, dass es vom wirtschaftlichen Standpunkt aus eine Rolle spielt, ob die bei der Eindampfung der Lösung mit den Dämpfen des Lösemittels sich verflüchtigenden Stoffe verloren gehen oder wieder zurückgewonnen werden können. Letzteres bereitet jedoch häufig insofern Schwierigkeit, als es sich dabei um flüchtige Stoffe sehr verschiedener Natur, z. B. ganz verschiedener chemischer Beschaffenheit, handeln kann, so dass deren Gewinnung auf eine und dieselbe Art ganz ausgeschlossen ist.
Um nun einerseits dem erwähnten wirt schaftlichen Bedürfnis und anderseits den bei der Rückgewinnung der flüchtigen Stoffe auftretenden Schwierigkeiten Rechnung zu tragen, werden gemäss vorliegender Erfindung beim Eindampfen von Lösungen sich verflüchtigende Stoffe teils vor der Wärmepumpe durch mindestens einen der Vorgänge: Absorption, chemische Bindung, Waschung, und teils beim Kondensationsvorgang durch mindestens einen der Vorgänge: Entgasung der Heizkammer, Destillation des Konden- sates, gewonnen. Auf diese Weise ist es möglich, die Art der Gewinnung der in den aus der Lösung entweichenden Dämpfen enthaltenen flüchtigen Stoffe ganz ihrer Beschaffenheit, also ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften, anzupassen.
Handelt es sich zum Beispiel um die Gewinnung eines verflüchtigten Stoffes, der von einem andern Stoff, welcher weder die Dämpfe noch die übrigen darin enthaltenen flüchtigen Stoffe irgendwie beeinflusst, absorbiert wird, so wird man den betreffenden verflüchtigten Stoff durch Absorption vor der Wärmepumpe gewinnen. In andern Fällen wird es dagegen möglich sein, einen verflüchtigten Stoff mittels einer chemischen Bindung, welche sonst keinen der übrigen Stoffe beeinflusst, vor der Wärmepumpe zu gewinnen.
Anderseits kann es aber flüchtige Stoffe geben, welche sich weder durch Absorption noch durch chemische Bindung oder Waschung vor der Wärmepumpe gewinnen lassen, dafür aber einen solchen Siedepunkt aufweisen, dass sie sich bei der Abkühlung der Dämpfe in der Heizkammer des Verdampfers leicht von dem dort sich sammelnden Kondensat trennen und daher durch Entgasung der Heizkammer gewinnen lassen.
Mit Rücksicht darauf, dass es zum Schutze der Verdichter von Thermo-Kompressions-Eindampfungsanlagen schon vorgeschlagen worden ist, die Brüden vor dem Eintritt in den Verdichter einer Waschung zu unterwerfen, um den Verdichter angreifende Lösungsspritzer zu entfernen, sei hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung die Lösung einer ganz andern Aufgabe bezweckt, nämlich die möglichst wirtschaftliche Gewinnung von in den Brüden enthaltenen flüchtigen Stoffen, um letztere wieder weiter verwenden zu können, so dass also die Erfindung mit dem Schutze von Anlageteilen vor Angriffen von im Arbeitsmittel enthaltenen Stoffen nichts zu tun hat.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Anlage zur Ausführung des neuen Verfahrens in vereinfachter Darstellungsweise veranschaulicht.
In dieser Zeichnung bezeichnet 1 einen Verdampfer, in welchem eine Lösung zu konzentrieren ist. Die sich entwickelnden Dämpfe, welche flüchtige Bestandteile enthalten, werden über eine Leitung 2, in die eine chemische Apparatur 3 und eine Waschkolonne 4 eingeschaltet sind, von einem Kompressor 5 abgesaugt, der sie im verdichteten Zustand über eine Leitung 6 in die Heizkammer 7 des Verdampfers 1 fördert. In der Heizkammer 7 erfolgt die Kondensation der Dämpfe, wie dies bei der Eindampfung mit Thermokompression üblich ist.
Die chemische Apparatur 3, in welcher flüchtige Bestandteile durch Absorption oder chemische Bindung aus den Brüden zu ge winnen sind, ist im gezeichneten : Falle als Kolonne mit Raschigringen ausgebildet, wobei die chemische Lösung für die Bindung der flüchtigen Stoffe durch eine Leitung 8 eingebracht wird. In dieser Kolonne 3 erfolgt dann die Reaktion, bei welcher gewisse flüchtige Bestandteile, die in den aus dem Verdampfer 1 entweichenden Dämpfen enthalten sind, von den chemischen Reagenzien gebunden werden und unten aus der Kolonne durch eine Leitung 9 abgeführt werden.
In der auf die Apparatur 3 folgenden Waschkolonne 4 kann noch eine Waschung der Dämpfe zwecks möglichst weitgehender Reinigung von Spritzern erfolgen, indem in dieser Kolonne die Dämpfe durch eingespritztes Waschwasser, welches durch eine Pumpe 10 in Zirkulation gehalten wird, kräftig gewaschen werden.
Flüchtige Stoffe, welche sich weder in der Apparatur 3 noch in der Waschkolonne 4 gewinnen lassen, oder die absichtlich nicht schon in diesen Teilen 3, 4 gewonnen werden sollen und daher über den Verdichter 5 in die Heizkammer 7 des Verdampfers 1 gelangen, können aus dieser Kammer 7, sofern sie schwer kondensierbar sind, durch einen Entlüftungshahn 11 in einen kleinen Kondensator 12 abgeführt und dort durch eine Eühl- vorrichtung 13 niedergeschlagen werden, worauf sie schliesslich durch eine Ableitung 14 abgeführt werden. Sind die in die Heiz- kammer 7 gelangten flüchtigen Stoffe leicht kondensierbar, so schlagen sie sich hier im Kondensat der Brüden nieder und können die Heizkammer 7 gelöst im Brüdenkondensat durch eine Leitung 15 verlassen.
Ihre Trennung von diesem Kondensat lässt sich sodann beispielsweise in einer Destillationskolonne 16 vornehmen, worauf sie in einem Eonden- sator 17 durch ein Kühlmittel niedergeschlagen und durch eine Leitung 18 abgeführt werden können.
An Stelle der gezeigten Kolonne 3 mit Raschigringen, sowie der Waschkolonne 4 können irgend welche andern Apparaturen vorgesehen werden, welche sich für die Absorption, chemische Bindung und das Auswaschen von flüchtigen Bestandteilen aus Dämpfen eignen, so z. B. Kaskaden und Tellerapparate, Drehtrommeln und dergleiehen.
Unter Umständen wird es möglich sein, vor dem Verdichter mit nur einer Wasch- kolonne, oder nur einer chemischen Apparatur und hinter dem Verdichter mit nur einer Entgasungsvorrichtung, oder nur einer Destillationsvorrichtung für das Brüdenkondensat auszukommen. In andern Fällen wird es erforderlich werden, vor dem Verdichter neben einer Waschkolonne eine chemische Apparatur zur Absorption und eine zur chemischen Bindung von in den Dämpfen enthaltenen flüchtigen Stoffen vorzusehen.
Immer wird aber beim Ausführen des Verfahrens nach vorliegender Erfindung ein Teil der in den aus dem Verdampfer entweichenden Dämpfen enthaltenen flüchtigen Stoffe vor der Wärmepumpe und ein Teil nach derselben aus den Dämpfen gewonnen.
Wenn erforderlich, können die Brüden nach der Entfernung der flüchtigen Stoffe zwecks ihrer weiteren Reinigung noch einer Waschung unterworfen werden.
Process for the recovery of volatile substances from the evaporation of solutions by means of thermocompression.
The invention relates to a method for the recovery of volatile substances in the evaporation of solutions by means of thermal compression.
There are cases where such large quantities of the solution have to be evaporated by means of thermocompression that it is important from an economic point of view whether the substances that evaporate with the vapors of the solvent are lost or can be recovered. The latter, however, is often difficult in that it involves volatile substances of very different nature, e.g. B. very different chemical properties, can act, so that their extraction is completely excluded in one and the same way.
In order to take into account the above-mentioned economic need on the one hand and the difficulties encountered in the recovery of volatile substances on the other hand, according to the present invention, when solutions are evaporated, volatile substances are partially removed from the heat pump by at least one of the processes: absorption, chemical bonding, washing , and partly during the condensation process through at least one of the processes: degassing of the heating chamber, distillation of the condensate. In this way it is possible to adapt the way in which the volatile substances contained in the vapors escaping from the solution are obtained entirely to their nature, i.e. their chemical and physical properties.
If, for example, a volatilized substance is to be obtained that is absorbed by another substance that has no influence on the vapors or the other volatile substances contained therein, the volatile substance concerned will be obtained by absorption in front of the heat pump. In other cases, on the other hand, it will be possible to obtain a volatilized substance in front of the heat pump by means of a chemical bond that otherwise does not affect any of the other substances.
On the other hand, there may be volatile substances that cannot be obtained through absorption, chemical bonding or washing in front of the heat pump, but have such a boiling point that they can easily be removed from the heat pump when the vapors cool down in the heating chamber of the evaporator Separate the collecting condensate and therefore allow it to be obtained by degassing the heating chamber.
In view of the fact that it has already been proposed to protect the compressor of thermo-compression evaporation systems to subject the vapors to a wash before entering the compressor in order to remove splashes of solution attacking the compressor, it should be emphasized that the present invention the The aim is to solve a completely different problem, namely the most economical possible extraction of volatile substances contained in the vapors in order to be able to use the latter again, so that the invention has nothing to do with the protection of system parts from attack by substances contained in the work equipment.
The accompanying drawing shows an example of an embodiment of a system for carrying out the new method in a simplified representation.
In this drawing, 1 denotes an evaporator in which a solution is to be concentrated. The developing vapors, which contain volatile constituents, are sucked off via a line 2, into which a chemical apparatus 3 and a washing column 4 are connected, by a compressor 5, which transfers them in the compressed state via a line 6 into the heating chamber 7 of the evaporator 1 promotes. The condensation of the vapors takes place in the heating chamber 7, as is customary with evaporation with thermocompression.
The chemical apparatus 3, in which volatile constituents are to be obtained from the vapors by absorption or chemical bonding, is designed as a column with Raschig rings in the case shown, the chemical solution for binding the volatile substances being introduced through a line 8. The reaction then takes place in this column 3 in which certain volatile constituents contained in the vapors escaping from the evaporator 1 are bound by the chemical reagents and are discharged from the column through a line 9 at the bottom.
In the washing column 4 following the apparatus 3, the vapors can also be washed for the purpose of cleaning splashes as far as possible by vigorously washing the vapors in this column by injected washing water which is kept in circulation by a pump 10.
Volatile substances which cannot be obtained either in the apparatus 3 or in the washing column 4, or which are intentionally not to be obtained in these parts 3, 4 and therefore reach the heating chamber 7 of the evaporator 1 via the compressor 5, can be extracted from this Chamber 7, if they are difficult to condense, are discharged through a vent valve 11 into a small condenser 12 and are precipitated there by a cooling device 13, whereupon they are finally discharged through a discharge line 14. If the volatile substances that have entered the heating chamber 7 are easily condensable, they are deposited here in the condensate of the vapors and can leave the heating chamber 7 through a line 15 dissolved in the vapor condensate.
They can then be separated from this condensate, for example, in a distillation column 16, whereupon they can be precipitated in a condenser 17 by a coolant and discharged through a line 18.
Instead of the shown column 3 with Raschig rings, as well as the washing column 4, any other apparatus can be provided which is suitable for the absorption, chemical bonding and washing out of volatile constituents from vapors, e.g. B. cascades and plate apparatus, rotary drums and dergleiehen.
Under certain circumstances it will be possible to get by with only one scrubbing column or only one chemical apparatus upstream of the compressor and with only one degassing device or only one distillation device for the vapor condensate downstream of the compressor. In other cases it will be necessary to provide a chemical apparatus for absorption and chemical binding of volatile substances contained in the vapors upstream of the compressor in addition to a washing column.
However, when the method according to the present invention is carried out, some of the volatile substances contained in the vapors escaping from the evaporator are recovered from the vapors before the heat pump and some after it.
If necessary, after the volatile substances have been removed, the vapors can also be subjected to washing for the purpose of further purification.