DD224223A1 - Verfahren und vorrichtung zum entgasen von fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen von Fluessigkeiten, bei denen es nicht auf die restlose Entfernung des geloest vorliegenden Gases ankommt. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, wartungsarmes und kostenguenstiges Verfahren zu entwickeln, welches als Arbeitsmedium ausschliesslich diejenige Fluessigkeit verwendet, die entgast werden soll. Es wurde gefunden, dass die aus einem Entgasungsgefaess ablaufende Fluessigkeit als vakuumerzeugende haengende Fluessigkeitssaeule verwendet und das im Entgasungsgefaess teilweise ausgetriebene Gas, entsprechende Laenge der Fluessigkeitssaeule vorausgesetzt, von eben dieser Fluessigkeit abgesaugt wird. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung besteht aus einem Entgasungsgefaess E, das zwei Stutzen im Kopf und einen Stutzen im Boden enthaelt und ueber einem y-Passstueck P angeordnet ist, wobei der spitzwinklige Schenkel mit dem Bodenstutzen und der senkrechte Schenkel direkt oder ueber einen Absorber A mit einem Kopfstutzen des Entgasungsgefaesses E verbunden sind und das untere Ende des senkrechten Schenkels ueber eine Rohr- oder Schlauchverbindung im freien Auslauf ueber einem tief gelegenen Reservoir R endet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten, beispielsweise von Wasser. Mit besonderem Vorteil läßt .sich die Erfindung ,dort ,anwenden, wo es nicht auf die restlose Entfernung des gelöst vorliegenden Gases ankommt, jedoch eine sehr einfache, kostengünstige und wartungsarme Arbeitsweise im Sinne einer automatischen Teilentgasung verlangt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß in Flüssigkeiten gelöst vorliegende Gase durch Erhitzen ausgetrieben werden können. So wird beispielsweise luftfreies Wasser durch "Auskochen", d.h. Erhitzen des Wassers 013 zum Siedepunkt, erhalten«

Besondere Bedeutung hat die Entgasung des Speisewassers für den Dampfkesselbetrieb, weil gelöst vorliegende Gase (Op, CO₂) den Kesselwerkstoff unmittelbar zerstören. Zu den angewandten Entgasungsverfahren schreibt F. A. Kenglein: "Die Entgasung kann mechanisch (Rieseln), chemisch (Filtration durch Eisenspäne oder Holzkohle), thermisch mit oder ohne Vakuum erfolgen. (Bei 20° löst 1 1 Wasser 6,36 ecm 0 , bei 100° kein O₂) Beim thermischen Verfahren wird das vorgereinigte Wasser vor dem Durchlaufen des Filters im Gegenstrom durch Frischdampf auf

100° erhitzt" (Grundriss der Chemischen Technik, 10. Aufl., Verlag Chemie GmbH Weinheim/Eergstraße 1959, S. 246)

Die Reinigung des Speisewassers für Höchstdruck-Kessel zwischen Kondensator und Kesseleintritt wird von H. Kohle und H. Branz wie folgt beschrieben:

"Im Kondensator werden die Dämpfe, nachdem sie in den Maschinen Arbeit geleistet haben, niedergeschlagen; nichtkondensierbare Gase können über der Flüssigkeit durch Strahlapparate abgezogen werden. Die Rohrbündel, durch die das Kühlwasser fließt, sind meist so angeordnet, daß sich in der Mitte des Kondensates eine Gasse befindet, in der der Dampf bis zum Kondensatspiegel durchstoßen kann; dadurch wird eine Entgasung des Kondensates bewirkt: "Hotwell""

(Vom Wasser, Sin Jahrbuch für Wasserchemie und Wasserreinigungstechnik, Verlag Chemie GmbH, Weinheim/Bergstraße, IXIV. Bd. (1968), S. 392)

Sine mittels Strahlapparat arbeitende moderne Entgasungsvorrichtung wird in der DOS 2948 674 beschrieben: "Vorrichtung zur Entgasung einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch eine erste Speicherkammer für die Flüssigkeit, eine Pumpe zum Abfördern der Flüssigkeit aua dieser Kammer, einer Ansaugvorrichtung mit einer Düse, der von der Pumpe Flüssigkeit zugeführt werden kann, einer mit der Kammer in Verbindung stehenden Ansaugöffnung in der Ansaugvorrichtung, einer Ausströmöffnung der Ansaugvorrichtung, die mit der Kammer in Verbindung steht, und einer Einrichtung sum Fördern der zu entgasenden Flüssigkeit in die .Speicherkammer."

Recht aufwendig ist auch ein in der DOS 3 105 914 beschriebenes Verfahren: "In einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Entgasung von Flüssigkeiten im Unterdruck und unter Anwendung von Zentrifugalkraft wird die zu entgasende Flüssigkeit in einen rotierenden Rotationskörper zentral eingeleitet, versprüht und zu einem dünnen Film ausgebreitet und entgast in einem ringförmigen Sammelraum gesammelt und durch eine Stromlinien-

förmige, in den Flüssigkeitsring eintauchende, Entnahmescheibe entnommen und zentral abgeführt, wobei die Dicke des Flüssigkeitsringes" durch ein Regelventil geregelt wird."

Allen bekannten Verfahren sind bestimmte Mangel eigen, die insbesondere die Wirtschaftlichkeit, die Anpassungsfähigkeit und den Bedienungsaufwand betreffen.

So ist das Erhitzen einer Flüssigkeit bis zum Siedepunkt ein zwar sicheres, jedoch recht teures Verfahren. Auch die Entgasung im Vakuum (mit oder ohne Vorerhitzung der Flüssigkeit) ist kostenaufwendig und erfordert recht komplizierte Apparaturen, wie anhand der oben zitierten DOS 2 943 574 und ganz besonders der DOS 3 105 914 detailliert belegt wird.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein sehr einfaches, kostengünstiges, anpassungsfähiges und wartungsarmes Entgasungssystem zu schaffen, wobei insbesondere an solche Fälle gedacht ist, bei denen es nicht auf die vollständige Entgasung ankommt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, welche erfindungsgemäß gelöst v/erden soll, geht von dem Widerspruch aus, daß bei allen bisher bekannten Entgasungsverfahren erhebliche liengen an Energie zugeführt werden müssen bzw. grundsätzlich mit einem Fremdmedium gearbeitet wird, ohne die dem zu entgasenden Medium eigene Energie (potentielle bzw. kinetische Energie) überhaupt nur in Betracht zu ziehen.

Es wurde gefunden, daß sich eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, automatisch teilentgasen läßt, wenn man die Flüssigkeit einem -Entgasungsgefäß zuleitet und die ablaufende Flüssigkeit

als vakuumerzeugende hängende Flüssigkeitssäule verwendet, so daß das im Entgasungsgefäß bereits teilweise ausgetriebene Gas, insbesondere die Luft, entsprechende länge der Flüssigkeitssäule vorausgesetzt, abgesaugt werden kann.

Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung gemäßt Figur 1 aus einem Entgasungsgefäß E, das zwei Stutzen im Kopf (Behälterdeckel) und einen Stutzen im Boden enthält und über einem y-Paßstück P angeordnet ist, wobei der spitzwinklige Schenkel des Paßstückes mit dem Bodenstutzen und der senkrechte Schenkel direkt oder über einen Absorber mit einem Kopfstutzen des Entgasungsgefäßes Ξ verbunden sind und das untere Ende des senkrechten Schenkels über eine Rohr- oder Schlauchverbindung im' freien Auslauf über einem in bezug auf das y-Paßstück P. möglichst tief gelegenen Reservoir R endet.

Das y-Paßstück P wird zweckmäßig als metallenes oder gläsernes Paßstück, alle übrigen Verbindungen dagegen in Form starrer Leitungen oder flexibler Schlauchleitungen ausgeführt. Die Vorrichtung wird so aufgebaut, daß vom Paßstück P bis zum unteren Reservoir R ein Höhenunterschied von ca. 10 a gegeben ist.

In Funktion zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung folgendes Verhalten. Aus einem Reservoir wird die zu entgasende Flüssigkeit über die Verbindungsleitung dem Entgasungsgefäß E zugeführt. Das Entgasungsgefäß E kann zur Intensivierung des Entgasungsvorganges mit Raschigringen oder scharfkantigen porösen Bruchkörpern teilweise gefüllt sein. Durch Regulieren des Zu- und/oder Ablaufes wird dafür gesorgt, daß das Entgasungsgefäß E stets zu 10 bis 90 %, insbesondere zu ca. 30 ¹OiS 60 %, gefüllt ist, wobei der Stand im Sntgasungsgefäß E sich im praktischen Betrieb weitgehend stabil einpendelt. Das Arbeitsvakuum wird durch die zu entgasende Flüssigkeit über die zwischen Paßstück P und dem Auslauf zum Reservoir R "hängende" (tatsächlich aber langsam herabströmende) Flüssigkeitssäule selbst erzeug Das im Entgasungsgefäß E sichtbar perlende Gas wird entweder direkt, besser aber über den Absorber A, der zu entgasenden Flüssigkeit im Paßstück P zugeführt.

Die Praxis zeigt, daß überraschenderweise auch bei direkter Paarweise (ohne Absorber) ein vergleichsweise hoher Effekt erzielbar ist. Gas und Flüssigkeit trennen sich am Auslauf zum Reservoir R» Die Vorrichtung arbeitet in solchen Fällen hervorragend, in denen keine vollständige Entgasung erforderlich ist, jedoch eine sehr einfache (den Anforderungen einer automatischen Arbeitsweise ohne Fremd-Regelorgane entsprechende) Funktion gewünscht wird· Hicht infrage kommt naturgemäß das Austreiben von Gasen extrem hoher Löslichkeit (z.B. HH_-3 aus Wasser).

Vorteilhaft ist insbesondere, daß sich das System selbst reguliert. Ist das Endvakuum erreicht, so bestimmt das Gewicht der pseudostatischen Flüssigkeitssäule den Zulauf automatisch, und ein Nachregeln erübrigt sich.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip der "hängenden" Flüssigkeitssäule ist in anderem Zusammenhang bereits bekannt; dies gilt beispielsweise für die automatische Kolonnensumpfentwässerung sowie den im Falle des Vorliegens einer Höhendifferenz besonders vorteilhaft arbeitenden Einspritzkondensator. Auch ist bereits bekannt, zum Zwecke der Vakuumfiltration die Filtratsäule, genügenden Niveau-Unterschied vorausgesetzt, allein als vakuumerzeugendes Medium zu verwenden ("Verfahren und Vorrichtung zur Filtration unter autogenem Vakuum", DD-PS 143 353)· Ferner wurde bereits vorgeschlagen, eine Destillationsvorrichtung mit Hilfe der hängenden Flüssigkeitssäule zu betreiben.

Indes lassen die genannten Lösungen bzw. Vorschläge insgesamt keineswegs den Schluß zu, daß die automatische Entgasung einer Flüssigkeit unter ausschließlicher Verwendung der Flüssigkeit selbst, d.h. mit Hilfe des zu entgasenden Mediums, durchführbar sein könnte. Vielmehr steht diesem alles andere als naheliegenden Gedanken ganz eindeutig 'die jedem Fachmann geläufige Lehre gegenüber, daß sich ein Hedium um so vorteilhafter entgasen läßt, je schneller und konsequenter man das unerwünschte Gas vom zu entgasenden Medium entfernt. Daß zu diesem Zwecke stets mit Fremdmedien bzw. grundsätzlich äußeren Hilfsmittel

- 6 -

gearbeitet wird, ist für Fachleute unstrittig. Demzufolge fehlt in der Literatur jeder Hinweis auf eine mögliche Verwendbarkeit des zu entgasenden Mediums als Treibmittel für den Prozeß der Entgasung. Somit muß es als äußerst verblüffend und in hohem Maße überraschend angesehen werden, daß das- zu entgasende Medium sich erfindungsgemäß als in der Lage erweist, die - wenn auch nur teilweise - Entgasung selbst, in direktem Kontakt mit dem zuvor ausgetriebenen Gas, durchzuführen. Die Erfindung soll nachstehend anhand dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Ausführun gsb e i sp i e1e

Beispiel 1

Die Entgasungsvorrichtung, bestehend aus dem Entgasungsgefäß Ξ, dem Absorber A, dem Paßstück P, dan entsprechenden Yerbindungsleitungen und den Absperrorganen 1 bis 7 sowie dem Reservoir R, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Für den Entgasungsversuch verwendet wird ein 4 1-2-HaIs-KoIben als Entgasungsgefäß,E. Das y-förmige Verbindungsstück ist als gläsernes Paßstück P ausgeführt ; sämtliche Verbindungsleitungen sind vakuumstabile PE— Schlauchleitungen mit 10 mm Innendurchmesser. Entsprechend dimensioniert ist das Paßstück P. Der Winkel zwischen den beiden Schenkeln des Paßstückes beträgt 45°.

Als Absorber A wird eine große Laboratoriumswaschflasche verwendet. Die Regulier- und Absperrorgane, in Fig. 1 mit den Positions-Wummern 1 bis 7 bezeichnet, sind als gläserne Zweiwegehähne ausgeführt, Nicht eingezeichnet ist der Abgangsstutzen zum quecksilbergefüllten U-Rohr-Manometer. Er befindet sich zwischen E und 3«

Die gesamte Vorrichtung ist auf der 11,5 m-Bühne installiert, das Reservoir R befindet sich auf dem _+. Q-ITiveau. Trinkwasser von 11 ⁰C wird aus einem (nicht eingezeichneten) oberen Reservoir dem Sntgasungsbehälter E zugeleitet.

1 und 2 werden εο reguliert, daß sich der Füllstand im Kolben (Entgasung3gefäß) zwischen 40 und 60 % des maximalen Befüllungsgradea bewegt.

Am U-Rohr-Manometer wird nach 10 min ein stabiler Unterdruck von 320 hPa (240 nun Hg) beobachtet.

4 und 5 sind geschlossen, 3 ist geöffnet. Die iin Entgasungsgefäß ausgetriebene Luft gelangt über 3 auf dem direkten Weg in das Paßstück P und wird von dort aus in großen Blasen nach unten zum Reservoir R transportiert. Luft und Wasser trennen sich am Ende des Schlauches oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in R. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt 1,9 l/s.

Der Entgasungseffekt wird manganometrisch anhand de3 Vergleiches der vor und nach der Entgasung gefundenen Sauerstoff-Werte ermittelt.

Jlach einmaligem Durchlauf zeigt sich, daß 23 % des ursprünglich gelöst vorliegenden Sauerstoffs ausgetrieben worden sind.

Beispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebene Entgasungsvorrichtung wird in der gleichen Weise betrieben, .jedoch ist das Entgasungsgefäß zu V3 mit gläsernen Raschigringen befüllt und der Wasserstand wird bei 20 bis 40 % des maximal möglichen Füllungsgrades gehalten. Die Ablaufgeschwindigkeit beträgt 1,6 l/s, der beobachtete Unterdruck 413 hPa (310 mm Hg).

28 % des zunächst gelöst vorliegenden Sauerstoffs werden ausgetrieben.

Beispiel 3

Die in Beispiel 1 beschriebene Apparatur wird in Kombination mit dem Absorber A (einer umgebauten Laboratoriumswaschflasche) betrieben. 3 ist geschlossen, 4 und 5 sind geöffnet, über 6

wird die Absorptionsflüssigkeit (alkalische Pyrogallol-Lösung) zugeführt, über 7 die verbrauchte Lösung abgezogen.

Bei einer Auslaufgeschwindigkeit in R von 1,4 l/s und einem Unterdruck von 293 hPa (220 um Hg) werden 44,2 % des zunächst gelöst vorliegenden Sauerstoffs ausgetrieben.

Claims (2)

1. —J

   Erfindungsanspruch

   Verfahren zum Entgasen von Flüssigkeiten, insbesondere zur einfachen, wartungsarmen Teilentgasung, wobei die zu entgasende Flüssigkeit, insbesondere Wasser, einen, Entgasungsge-

   ' faß zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Entgasungsgefäß ablaufende Flüssigkeit als vakuumerzeugende hängende Flüssigkeitssäule verwendet und so das im Entgasung gefäß teilweise ausgetriebene Gas, entsprechende länge der Flüssigkeitssäule vorausgesetzt, abgesaugt wird.
2. ₂. vorrichtung zum Entgasen von 1«"^·"" ^^¹^ durch gekennzeichnet, daß ein Entgasungsgefaß U), das zwei Stutzen im Kopf (Behälterdeckel) und einen Stutzen im-Boden !nthält, übereinem v-Paßstück (P) angeordnet ist, wobei desen Szwinkliger Schenkel mit dem Bedenstutzen und aer _. Schenkel direkt oder über eiren Absorber mi. ei-

   endet·

   Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten nach den Pulten 1 una 2, dLurch gekennzeichnet, daß die Höhendifterenz zwi ylpaßetück (P) und Reservoir (E) vorteilhaft etwa 10

   beträgt.

   gegebenenfalls teilweise mit JUllkorpern gefüllt _lB„

   Hierzu 1 Seite Zsichnungei*