DE1020646B

DE1020646B - Verfahren zur Umwandlung von Waerme bei niedriger Temperatur in nutzbare Energie

Info

Publication number: DE1020646B
Application number: DEE11943A
Authority: DE
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1955-02-14
Filing date: 1956-02-13
Publication date: 1957-12-12
Also published as: GB786011A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Wiedergewinnung von Abhitze durch Erzeugung von Nutzenergie aus bei niedriger Temperatur vorhandener Wärme in Arbeitskreisprozessen, in denen Ammoniak und Methylamin oder ammoniakhaltige Gemische mit niederen Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung von Arbeitsenergie verwendet werden.

In vielen industriellen Arbeitsprozessen, beispielsweise bei der Raffinierung von Erdöl oder der Erzeugung von der Atomspaltung unterliegenden Stoffen, werden große Mengen von Kühlwasser gefordert. Infolgedessen stehen in den entsprechenden Anlagen große Mengen von Abhitze bei niedriger Temperatur zur Verfügung. In anderen Fällen stehen große Mengen von Abhitze in Rauchgasen, Niedertemperaturdampf u. dgl. zur Verfugung. Diese Wärme wird teilweise bereits zur Destillation niedrigsiedender Flüssigkeiten und für ähnliche Zwecke ausgenutzt. Diese Verfahren arbeiten aber im allgemeinen mit einem völlig unzureichenden Wirkungsgrad.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umwandlung von Wärme bei niedriger Temperatur in nutzbare Energie unter Ausnutzung der thermodynamischen Eigenschaften niedrigsiedender chemischer Verbindungen, bei dem eine Ammoniak enthaltende niedrigsiedende Flüssigkeit durch indirekten Wärmeaustausch mit einem wärmeführenden Strom verdampft, der Dampf in einer Expansionsmaschine arbeitsleitend entspannt, der entspannte Dampf verflüssigt und die Flüssigkeit wieder in die Verdampfungszone zurückgeleitet wird.

Es ist festgestellt worden, daß niedrigsiedende Flüssigkeiten, die außer Ammoniak Methylamin oder C₃- bis Cj-Kohlenwasserstoffe enthalten, mit ungewöhnlich wirksamem Erfolg dazu verwendet werden können, nutzbare Energie durch Umwandlung von bei niedriger Temperaturhöhe von beispielsweise 77 bis 260°, insbesondere 33 bis 149°, zur Verfügung stehender Abhitze zu gewinnen. Ammoniak, Monomethylamin, Dimethylamin, C₃- bis Cg-Paraffmkohlenwasserstoffe sowie Gemische aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen besitzen eine besonders günstige Kombination von chemischen, physikalischen und thermodynamischen Eigenschaften für die vorliegenden Aufgaben, da sie praktisch nicht korrodierend wirken, bei den in Betracht kommenden Temperaturen chemisch stabil sind, niedrig sieden und ein günstiges Temperatur-Entropie-Diagramm haben. Das Temperatur-Entropie-Diagramm von Monomethylamin ist für die vorliegenden Aufgaben besonders günstig, da seine Kurve des gesättigten Dampfes ungewöhnlich steil verläuft, d. h. der gesättigte Dampf sich bei der Entspannung praktisch nicht kondensiert.

Ammoniak und die Methylamine werden hier als .»niedrigsiedende Ammoniakverbindungen« bezeichnet und durch die Formel

Verfahren zur Umwandlung von Wärme

bei niedriger Temperatur

in nutzbare Energie

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreter? E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,

und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. Februar 1955

^N~^R

dargestellt, worin R Wasserstoff oder einen Methylrest bedeutet. Ferner können die erwähnten Gemische Wasser enthalten. Kreisprozesse zur Umwandlung von Wärme in Arbeit unter Verwendung von Ammoniak oder Methylamin für sich allein sind bereits bekannt. Jedoch wurden derartige Verfahren unter Anwendung der erfindungsgemäß zu verwendenden Stoffgemische noch nicht vorgeschlagen.

Die Umwandlung von Abhitze in Energie erfolgt gemäß der Erfindung in der Weise, daß die im Kreislauf geführte niedrigsiedende Flüssigkeit Ammoniak und ein niedrigsiedendes Methylamin und bzw. oder einen damit

praktisch nicht mischbaren leichten Kohlenwasserstoff enthält, die Flüssigkeit unter einem Druck von mindestens 10,5 kg/cm² verdampft und die Dämpfe in der Expansionsmaschine auf 1,4 bis 14 kg/cm² entspannt werden.

Eine Flüssigkeit, beispielsweise ein Gemisch von Ammoniak und Monomethylamin, wird in einen Kessel oder eine Abstreifvorrichtung gepumpt, wo sie im Wärmeaustausch mit dem Abwärmestrom teilweise verdampft, so daß man einen gesättigten ammoniakhaltigen Dampf

709 809/10+

bei einer Temperatur von 93 bis 149° und einem Druck von 10,5 bis 105 kg/cm² erhält. Dieser Dampf kann normalerweise unmittelbar in eine Turbine geleitet und dort entspannt werden. Falls jedoch, eine derartige Expansion einen nassen Dampf ergeben würde, der mehr als den zulässigen Gehalt an flüssigem Kondensat aufweist, empfiehlt es sich, den Dampf vor der Einleitung in die Turbine zu überhitzen. Im allgemeinen werden 15 Gewichtsprozent Flüssigkeit als das Maximum für

Fig. 1 ist ein Fließschema eines Kessel-Absorber-Kreisprozesses, bei dem ein Gemisch von Ammoniak und Monomethylamin als Arbeitsflüssigkeit dient;

Fig. 2 ist ein Schema eines Kessel-Absorber-Kreisprozesses, bei dem eine mehrphasige Arbeitsflüssigkeit wie Ammoniak-Pentan-Wasser Verwendung findet;

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch ein Gefäß, das insbesondere als Absorber oder Austreiber dient;

Fig. 4 ist ein horizontaler Schnitt durch dasselbe Gefäß einen zufriedenstellenden Turbinenbetrieb angesehen. Das io nach der Linie v-v der Fig. 3, und
entspannte Medium kann aus einem Gemisch von ge- Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch ein anderes

sättigtem Dampf und Flüssigkeit bei 4,5 bis 38° und Gefäß, das sich besonders als Austreibkessel von hoher einem Druck von 1,4 bis 14 kg/cm² bestehen. Aus dem Leistungsfähigkeit eignet.

Kesselaustreiber wird eine verhältnismäßig heiße arme Alle Verhältnisangaben und Prozente beziehen sich

flüssige Lösung abgezogen und vorzugsweise nach Durch- 15 auf Gewichte, falls nicht anderes angegeben ist.
gang durch einen Wärmeaustauscher, wo die Wärme zur .

Überhitzung der flüssigen Beschickung des Kessels aus- „ , Arbeitskreislaut

genutzt wird, bei einer Temperatur von etwa 10 bis 66= ^unter Verwendung von NH₃ + CH₃NH₂-Losungen

und einem Druck von etwa 0,35 bis 4,22 kg/cm² in einen Gemäß Fig. 1 wird ein flüssiges Gemisch von Ammo-

Absorber geleitet, wo sie den vorerwähnten entspannten 20 niak und Methylamin mit verhältnismäßig höherem Dampf absorbiert. Die so erhaltene reiche Lösung wird Anteil an der flüchtigeren Komponente durch Leitung 201 dann im Kreislauf zur Speisung in den Abstreifkessel in den Austreiber 203 gepumpt. Im Austreiber wird die oder in die mehrstufige Abstreif destilliervorrichtung Flüssigkeit durch indirekten Wärmeaustausch mit heißem zurückgeführt. Wasser teilweise verdampft, das durch die Schlange 205

Die Arbeitsflüssigkeit oder das Turbinengas besteht 25 unter Druck bei höherer Temperatur von beispielsweise vorzugsweise aus einem Gemisch von 15 bis 80 Gewichts- 150° umläuft. An Stelle des heißen Wassers können andere prozent Ammoniak und 85 bis 20 Gewichtsprozent Mono- Abwärmeströme, wie heißes Rauchgas oder Abdampf methylamin oder eines Kohlenwasserstoffs, wie Butan von mäßigem Druck, verwendet werden. Der erhaltene oder Pentan. gesättigte Dampf wird bei einer Temperatur von z. B.

Wenn die Ammoniakkonzentration des Turbinengases 30 120° durch die Leitung 206 in eine Turbine oder einen über etwa 75 % steigt, beginnt sowohl der thermische Turbogenerator 210 geleitet und dort auf eine Temperatur Wirkungsgrad des Kreisprozesses als auch die Nettoleistung je Mol Gas ziemlich merklich abzufallen. Daher
werden Turbinengase mit einem Gehalt von etwa 50 bis
75% Ammoniak bevorzugt. Die entsprechende Speise- 35
flüssigkeit für den Kessel kann eine Zusammensetzung
von etwa 10 bis 90 °/₀, vorzugsweise 15 bis 60 % Ammoniak
und 85 bis 40 % Methylamin haben. Alternativ können
Arbeitsflüssigkeiten, wie Ammoniak, in Mischung mit
Wasser und einer dritten Komponente, wie einem leichten 40 schlange 213 od. dgl. unterstützt, das zur Abführung der Kohlenwasserstoff, in ähnlicher Weise verwendet werden. bei der Absorption frei werdenden Kondensations- und Natürlich kann in einigen der erwähnten Fälle die Lösungswärme dient. Die wieder angereicherte Lösung Flüssigkeit in verschiedenen Abschnitten des Kreis- wird schließlich aus dem Absorber 212 durch Leitung 201 Prozesses in mehreren Phasen vorliegen. Wenn sich bei- abgezogen und mittels der Pumpe 202 in den Austreiber spielsweise eine getrennte kondensierte Kohlenwasser- 45 203 für den nächsten Kreislauf zurückgeführt. Zur Erstoffschicht bei dem Absorptions- oder Kondensations- höhung des Wirkungsgrades ist die Anordnung eines Vorgang bildet, wird sie vorteilhaft gesondert dem Boden Wärmeaustauschers 220 zweckmäßig, wo die angeeiner mehrstufigen Destilliervorrichtung zugeführt, wäh- reicherte Speiselösung in Leitung 201 durch indirekten rend die angereicherte Ammoniaklösung von dem Ab- Wärmeaustausch mit der heißen verarmten Lösung vorsorber oder Kondensator dem Kopf der Destilliervor- 50 erhitzt wird, die durch Leitung 223 aus dem Austreiber

von etwa 32° entspannt. Man erhält ein Gemisch von gesättigtem Dampf und mitgerissener Flüssigkeit, das durch Leitung 211 in einen Absorber 212 geleitet wird. In dem Absorber wird das entspannte Gas von der verarmten Flüssigkeit wieder absorbiert, die von dem Boden das Austreibers 203 durch Leitung 223 in den Absorber 212 gelangt. Die Absorption wird durch den Umlauf von Kühlwasser durch die Wärmeaustausch

richtung zugeleitet wird. Zur Erleichterung der Phasentrennung kann man in Verbindung mit dem Absorber
ein Absetzgefäß vorsehen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in mehreren
Ausführungsformen veranschaulicht.

kommt.

In Tabelle I sind Angaben für vier verschiedene Arbeitskreisläufe unter Anwendung verschieden zusammengesetzter Beschickungen und verschiedener Turbinenspeisetemperaturen zusammengestellt.

Tabelle I
Arbeitskreislauf unter Verwendung von Ammoniak-Methylamin-Gemischen

Arbeitskreislauf
2 : 3

Temperatur und Druck²)

T₁₁ ⁰C 121 i 121

P₁, kg/cm² 70,3 : 49,2

T₂, ⁰C 32 ; 32

P₂, kg/cm² 9,77 j 6,33

²) T₁ und P, sind Temperaturen und Drücke der in die. Turbine eintretenden Arbeitsflüssigkeit. T., und P₂ sind Temperaturen und Drücke der Arbeitsflüssigkeit im Wärmebinder I Absorber
oder Kondensator).

93,3
42,2
32
9,77

93,3 28,1 32 6,6

1	5	020 646	Turbinengas	1	6	Arbeitskreislauf	3	4
	NH, %³)			2
	Grundmenffe kff	61		62	31
Fortsetzung Tabelle I	H-, kcal/kg	1	19	1	1
	H_n kcal/kg	611	1	602	476
	Angereicherter NH₃-Strom aus dem	521	515	533	425
Absorber		444
NH, °/_n ³)
Menge, kg	50		50	15
Ho kcal/ke¹	0,96	15	101	0,81
Verarmter NH₃-Strom aus dem	123	0,75	123	106,5
Kessel		106,5
NHo %³)
Menge, kg	40		40	9
Ha kcal/kg	0,51	9	0,55	0,36
Verarmter NH₃-Strom aus dem	296	0,3	249	196
Wärmeaustauscher		250
H* kcal/kg
Therm. Wirkungsgrad des Kreis-	126		126	109,6
ürozesses, ⁰I_n ¹)		109,5
Arbeitsleistung, kcal Bruttoleistung	16,7		13,4	13,1
für 1 kg Turbinengas		16,3
für 1 kg-Mol Turbinengas ....	90		69	51
Wärmeaustauscherleistung, kcal aus	1860	71	1415	1230
getauscht		1910
je kg Turbinengas
je kcal Nettoleistung	190		150	69
Angereicherter Ammoniakstrom	2,3	93	2,4	1,4
kg je 1000 kcal Nettoleistung		1,4
kcal Leistung je kg Turbinengas	26,2		34,7	37,0
Zustand des Turbinengases während	8,9	25,1	4,9	2,7
der Expansion		5,0
	gesättigt		gesättigt	gesättigt
	gesättigt

¹J Der thermische Kreislaufwirkungsgrad ist die in Arbeit umgewandelte Wärme bei go°/₀igem Turbmenwirkungsgrad und Korrektur für die Kesselspeisepumpenarbeit.

³) Alle Prozente sind Gewichtsprozente. Enthalpie H = O bei ·—-40° für reine gesättigte Flüssigkeiten.

Die Angaben der Tabelle zeigen ein zufriedenstellendes Verhalten in allen vier Beispielen, wobei die besten Ergebnisse im Kreislauf 1 erzielt werden.

Arbeitskreislauf unter Verwendung von Ammoniak,
Wasser und einem Kohlenwasserstoff

In der in Fig. 2 dargestellten Anlage erzeugt der Austreiber 303 ein Turbinengas von einer Temperatur von 121 °, einem Druck von 14 kg/cm² und folgender Zusammensetzung: Ammoniak 28,8%, Pentan 64,2% und Wasser 7,0 %. Die Enthalpie H₁ dieses Gases beträgt 433 bei H = O für reine gesättigte Flüssigkeiten bei 0°. Dieses Gas wird durch die Leitung 306 in den Turbogenerator 310 geleitet, durch den es auf einen Druck von 1,4 kg/cm² und eine Temperatur von 16° entspannt wird (H₂ = 325). Dieses entspannte Gas wird durch Leitung 311 einem Mehrstufenabsorber 312 zugeführt, in dem das Ammoniak und Wasser durch eine verarmte wässerige Ammoniaklösung absorbiert wird, die aus dem Austreiber 303 entnommen wird. Die wässerige Ammoniaklösung wird nach Kühlung in einem Wärmeaustauscher 350 durch Leitung 323 und 324 dem Kopf des Absorbers 312 zugeführt. Für jedes kg des Turbinengases in Leitung 311 werden etwa 1,51 kg der verarmten Lösung, die 13,0% NH₃ und 87,0% H₂O enthält, zu dem Kopf des Kondensators 315 bei einer Temperatur von 38° und einem Druck von 1,4 kg/cm² im Kreislauf zurückgeführt (H₂ = 25). Ein Kühlmittel, wie Kühlwasser, läuft durch die Kühlvorrichtung 313 um und hält die Temperatur im Absorber 312 auf etwa 32°.

Die erhaltene angereicherte Ammoniaklösung wird aus dem Absorber 312 bei 32° und 1,4 kg/cm² (H₄, = -22) in einer Menge von 1,868 kg je kg zugeführtes Turbinengas abgezogen. Diese angereicherte Lösung besteht aus 25,9 % N H₃ und 74,1 % H₂ O und wird durch Leitung 349, den Röhrenwärmeaustauscher 350 und Leitung 351 zum Kopf des Austreibers 303 geleitet. Im Wärmeaustauscher 350 kann die Lösung durch indirekten Wärmeaustausch mit der durch die Leitung 323 strömenden heißen verarmten Lösung auf 115° und einen Druck von 14 kg/cm² (H₇ = 154) erhitzt werden. Diese letztere Lösung kann

sich beispielsweise bei einer Temperatur von 121° und einem Druck von 14 kg/cm² (H _a = 190), d.h. bei den im Austreiber 303 herrschenden Zustandsbedingungen, befinden.

In der Absorptionsstufe 312 wird das in dem Turbinengas enthaltene Pentan natürlich nicht in dem wässerigen Ammoniak absorbiert, sondern es steigt nach oben und gelangt schließlich durch Leitung 314 in den Totalkondensator 315. Hier wird es mit der eintretenden ammoniakarmen Lösung gewaschen und vollständig kondensiert. Um mit Sicherheit eine hinreichend niedrige Temperatur von beispielsweise 32° einhalten zu können, kann in den Kondensator 315 eine Hilfskühlschlange 319 eingebaut werden. Aus dem Kondensator 315 wird das Gemisch aus Ammoniaklösung und Pentan durch Leitung 316 zu dem Absetzgefäß 317 geleitet, wo sich der Kohlenwasserstoff von der Ammoniaklösung trennt. Letztere gelangt dann durch Leitung 318 in den Absorber 312 und dient dort als Waschflüssigkeit, während der flüssige Kohlenwasserstoff durch Leitung 355 noch bei 32° und 1,4 kg/cm² Druck abgezogen wird. Dieser flüssige Kohlenwasserstoff wird in einer Menge von 0,642 kg Pentan je kg Flüssigkeit in der Turbine 310 entfernt und durch den Wärmeaustauscher 350 und Leitung 356 zum Boden des Austreibers 303 geleitet, in dem er sich wieder mit dem ausgetriebenen Ammoniakgas mischt. Im Wärmeaustauscher 350 kann der Pentanstrom durch Wärmeaustausch mit der vom Austreiber kommenden verarmten Lösung auf 115° und 14 kg/cm² Druck (H₆ — 130) erhitzt werden. Die zur Bildung des Turbinengases erforderliche Wärme wird dem Austreiber 303 durch indirekten Wärmeaustausch mit heißem Wasser oder einer sonstigen Abhitzequelle über die Leitung 305 zugeführt.

Die wesentlichen Angaben für diesen Arbeitskreislauf sind in Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle II
Austreiber-Absorber-Kreislauf für Flüssigkeit aus mehreren Komponenten (Grundlage 1 kg Flüssigkeit zur Turbine)

Zusammensetzung
% NH₃

Physikalischer Zustand in der Turbine

T ° Γ

P₁, kg/cm²

T aus ° C

P aus kg/cm²

Turbinengas

Verarmte Flüssigkeit aus dem Austreiber

Angereicherte Flüssigkeit zum Austreiber

Cg-Rückkreislauf zum Austreiber ....

Arbeit geleistet durch Flüssigkeit kcal/kg der Flüssigkeit

kcal/kg-Mol der Flüssigkeit

Therm. Wirkungsgrad des Kreisprozesses, %

Theoretische Böden erforderlich für Austreiber

Absorber

1,0 1,51 1,868 0,642

64,2

7,0

87,0

74,1

— i 100

121

16

1,4

Temperatur T₂ im Wärmebinder 32° (P₂ = 1,4 kg/cm²)

Temperatur T₂ im Wärmebinder 32° (P₂ = 1,4 kg/cm*)

(im Vergleich dazu gibt reines NH₃ 83 kcal/kg) (im Vergleich dazu gibt reines NH₃ 1410 kcal/kg-Mol)

I
16,5

Die Tabelle offenbart verschiedene interessante Einzelheiten. Sowohl das beschriebene, mehrere Komponenten enthaltende System als auch reines Ammoniak erzeugen etwa die gleiche Arbeitsleistung je kg Turbinenflüssigkeit; auf Molbasis hingegen ist die Arbeitsleistung bei dem Ammoniak-Wasser-Pentan-System infolge des höheren Molekulargewichts der Flüssigkeit fast doppelt so groß wie bei reinem Ammoniak. Dies ist ein wichtiger Vorteil, da es gleichbedeutend ist mit einer größeren Arbeitsausbeute der Arbeitsflüssigkeit je Volumeinheit bei denselben Druckbedingungen. Ein anderes bedeutsames Merkmal besteht darin, daß in dem Kreislauf mit Ammoniak und dem Kohlenwasserstoff der Auspuff aus der Turbine unterhalb der normalen Temperatur der Umgebung oder unter der Temperatur im Wärmebinder liegt. Dieser Temperaturunterschied kann zur Tiefkühlung ausgenutzt werden. Für einen Kreislauf mit reinem Ammoniak gilt dies nicht.

Fig. 3 und 4 zeigen ein Gefäß, das sich im Sinne der Erfindung besonders als Absorber eignet oder mit geringen Abänderungen als Austreiber dienen kann. Das Gefäß besteht aus einem äußeren Zylindermantel 401 und einem inneren quadratischen Mantel, der durchlochte Seitenwände oder Rohrplatten 402 im Abstand von der äußeren Mantelwandung aufweist. Eine senkrechte feste Scheidewand 403 trennt den Raum zwischen dem äußeren und inneren Mantel in einen vorderen und einen rückwärtigen Abschnitt. Im Abstand voneinander angeordnete Rohre 404 durchsetzen den ganzen Querschnitt des Innenmantels zwischen gegenüberliegenden Rohrplatten und gestatten den Durchgang der Flüssigkeit von einem Abschnitt des Mantelraumes in den anderen. Aufeinanderfolgende Lagen der Rohre 404 sind vorzugsweise im rechten Winkel zueinander angeordnet. Das Gefäß enthält auch eine feste horizontale Scheidewand 405 nahe der Mitte seiner Höhe, die sich vom Außenmantel zum Innenmantel erstreckt und den Mantelraum in eine obere und eine untere Kammer teilt. Im Betriebe tritt Kühlwasser oder ein anderes Wärmeaustauschmittel in die obere vordere Kammer des Mantelraumes durch das Einlaßrohr 406 ein und strömt durch die oberen Lagen der Rohre 404 zu dem rückwärtigen oberen Abschnitt des Mantelraumes, wobei ein indirekter Wärmeaustausch mit dem über die Rohre 404 im Innenmantelraum hinwegströmenden Medium stattfindet. Dieses Medium kann beispielsweise aus einer verarmten wässerigen Ammoniaklösung, die durch den Einlaß 407 eingeführt wird, und Ammoniakgas bestehen, das durch den

10

Einlaß 408 zugeführt wird, während die angereicherte Lösung durch Leitung 410 abgezogen wird. Das Kühlwasser wird von der rückwärtigen oberen Kammer über das U-Rohr 411 nach der rückwärtigen unteren Mantelkammer und von dort durch das untere Röhrenaggregat 404 zu der vorderen unteren Kammer und schließlich durch das Austrittsrohr 412 nach außen geleitet.

Fig. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Kesseleinheit, von der eine beliebige Anzahl zur Erzielung der erforderlichen Verdampfungskapazität zusammengeschaltet werden kann. Die Einheit besteht aus einem parallel geschalteten Paar von Kesseln mit einer gemeinsamen Flüssigkeitszufuhrleitung 610 und einer gemeinsamen Dampftrommel 620. Ein solches Kesselsystem eignet sich besonders für Kreisprozesse nach Fig. 1. Jeder Kessel besteht aus einem Außenmantel 601, in dem sich zwischen Rohrplatten 603 ein Bündel senkrechter Rohre 602 befindet. In der Zeichnung sind nur wenige Rohre 602 dargestellt; in Wirklichkeit erstrecken sich die Rohre jedoch über den ganzen Raum innerhalb des äußeren Mantels 601. Der Außenmantel hat ferner einen Heißwassereinlaß 605, einen Heißwasserauslaß 606 und vorzugsweise auch eine horizontale Scheidewand 607, die teilweise quer durch den Mantelraum zwischen den Rohren 602 verläuft, um den Umlauf des Heizmittels in dem Mantel zu fördern.

Im Betriebe wird die zu verdampfende oder auszutreibende angereicherte Lösung durch Leitung 610 dem Kessel zugeführt und gelangt von dort durch die Rohre 611 in die Vorkammern 612 und schließlich durch die Rohre 602, die in indirektem Wärmeaustausch mit dem heißen Wasser oder der sonstigen Wärmequelle stehen. Die flüchtigere Komponente verdampft aus der Lösung beim Durchgang durch die Rohre 602, und der erzeugte Dampf zieht durch die Dampftrommel 620 ab und gelangt in die Turbine. Die verbleibende verarmte Flüssigkeit wird aus dem Kessel durch die Auslässe 615 abgezogen.

Claims

Patentansprüche: 40

1. Verfahren zur Umwandlung von Wärme bei niedriger Temperatur in nutzbare Energie unter Ausnutzung der thermodynamischen Eigenschaften nieddurch indirekten Wärmeaustausch mit einem wärmeführenden Strom verdampft, der Dampf in einer Expansionsmaschine arbeitleistend entspannt, der entspannte Dampf verflüssigt und die Flüssigkeit wieder in die Verdampfungszone zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kreislauf geführte niedrigsiedende Flüssigkeit Ammoniak und ein niedrigsiedendes Methylamin und bzw. oder einen damit praktisch nicht mischbaren leichten Kohlenwasserstoff enthält, die Flüssigkeit unter einem Druck von mindestens 10,5 kg/cm² verdampft und die Dämpfe in der Expansionsmaschine auf 1,4 bis 14 kg/cm² entspannt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe im wesentlichen aus einem Gemisch von 15 bis 75% Ammoniak und 85 bis 25% Monomethylamin bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigsiedende Flüssigkeit aus einer wässerigen Ammoniakverbindung und einem damit praktisch nicht mischbaren leichten Kohlenwasserstoff besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakhaltige Flüssigkeit eine geringe Menge Wasser enthält und der flüssige Kohlenwasserstoff ein C₄- bis Cg-Paraffinkohlenwasserstoff ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entspannten Dämpfe unter Druck in unmittelbarer Berührung mit einer die Dämpfe absorbierenden Flüssigkeit verflüssigt werden und die Verflüssigungswärme durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel abgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entspannten Dämpfe unter Druck durch indirekten Wärmeaustausch mit Kühlwasser vollständig kondensiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeführender Strom unter Druck stehendes Wasser, Niederdruckdampf oder ein heißes Verbrennungsgas verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 129 681,139 357, 503 537, rigsiedender chemischer Verbindungen, bei dem eine 45 211 874;
Ammoniak enthaltende niedrigsiedende Flüssigkeit österreichische Patentschrift Nr. 24 606.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen