DE1197062B - Verfahren und Vorrichtung zum Befeuchten von Gasen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Befeuchten von Gasen

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DE1197062B
DE1197062B DEA19297A DEA0019297A DE1197062B DE 1197062 B DE1197062 B DE 1197062B DE A19297 A DEA19297 A DE A19297A DE A0019297 A DEA0019297 A DE A0019297A DE 1197062 B DE1197062 B DE 1197062B
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humidifying
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/06Evaporators with vertical tubes
    • B01D1/12Evaporators with vertical tubes and forced circulation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Air Humidification (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Befeuchten von Gasen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befeuchten von Gasen, insbesondere bei erhöhtem Druck, und auf eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • In verschiedenen Fällen ist es erforderlich, ein Gas bei erhöhtem Druck mit einer Flüssigkeit zu befeuchten. Beispielsweise kann man aus kohlenoxydhaltigen Gasgemischen durch Umsetzung mit Wasserdampf wasserstoffreichere Gasgemische erzeugen. Diese Umsetzung wird häufig unter erhöhtem Druck durchgeführt, um die Ausbeute zu verbessern.
  • Die Befeuchtung wird gewöhnlich in der Weise vorgenommen, daß der in dem umgesetzten Gas-Dampf-Gemisch enthaltene Dampf durch direkte Berieselung mit kälterem Wasser kondensiert wird.
  • Mit dem dabei erhaltenen heißeren Wasser wird das ankommende Frischgas berieselt. Der Rest des benötigten Wasserdampfes wird durch Zusatz einer entsprechenden Dampfmenge oder eines Gemisches von Dampf und Einspritzwasser aufgebracht.
  • Ein Nachteil dieser Arbeitsweise besteht darin, daß man Zusatzdampf von etwas höherem Druck als dem Arbeitsdruck des zu befeuchtenden Gases benötigt. Dieser Dampf ist teurer als der durch Berieselung des umzusetzenden Gases gewonnene, außerdem ist für seine Erzeugung eine unter dem erforderlichen Druck betriebene Kesselanlage notwendig, die in vielen Fällen besonders für diesen Zweck errichtet werden muß.
  • Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, einen getrennten Heizkreislauf für das Befeuchtungsmittel vorzusehen und die befeuchtende Flüssigkeit zum Erhitzer zurückzuführen. Das Erhitzen des Befeuchtungsmittels (z. B. Wasser) und das Befeuchten des gegebenenfalls unter Druck stehenden Gases wird hierbei in zwei getrennten Arbeitsstufen durchgeführt. Der Erhitzer kann mit Gas oder öl oder auch mit Heißdampf beheizt werden.
  • Bei den bekannten Verfahren muß das eingespritzte Wasser beim Eintritt in den Verdampfer einen Wärmeinhalt aufweisen, der demjenigen für die nachfolgende Erhitzung und Befeuchtung des Gases entspricht. Das bedingt entweder einen sehr großen Wasserumlauf oder eine entsprechend hohe Temperatur des Wassers am Ausgang des Erhitzers. Im letzteren Falle braucht man für die Beheizung des Erhitzers Hochdruckdampf oder eine Flüssigkeit bei hoher Temperatur.
  • Bei der Anlage zur Durchführung des bekannten Verfahrens wird das am Boden des Verdampfers sich abscheidende überschüssige Wasser über eine Verbindungsleitung und eine Pumpe einem Kondensator zugeführt und dort zum Berieseln des konvertierten Gases verwendet. Vom Kondensator gelangt das Wasser über eine weitere Pumpe wieder in den Erhitzer und von dort in den Berieselungsverdampfer zurück. Auf diesem umfangreichen Kreislauf sind Wärmeverluste in Rohrleitungen u. dgl. unvermeidlich.
  • Demgegenüber ist das ertindungsgemäße Verfahren zum Befeuchten von Gasen, insbesondere bei erhöhtem Druck, unter Verwendung eines getrennten Heizkreislaufes für das Befeuchtungsmittel und Rückführung der befeuchtenden Flüssigkeit zum Erhitzer dadurch gekennzeichnet, daß das zu befeuchtende Gas zusammen mit dem flüssigen Befeuchtungsmittel durch ein bzw. mehrere Rohrbündel eines Verdampfers durchgeleitet wird und daß das befeuchtete Gas anschließend von der überschüssigen Flüssigkeit befreit und diese erneut in den Verdampfer eingeleitet wird.
  • Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen oder mehrere hintereinandergeschaltete beheizte Verdampfer mit einer Eintrittskammer für das zu befeuchtende Gas und das zu verdampfende Befeuchtungsmittel, welche mit dem Rohrbündel des Verdampfers in Verbindung steht, sowie durch eine Austrittskammer, die mit einem Flüssigkeitsabscheider verbunden ist, der seinerseits über eine Abflußleitung mit der Entrittskammer in Verbindung steht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage zu seiner Durchführung haben erhebliche Vorteile gegenüber dem eingangs geschilderten bekannten Verfahren. Der gesonderte Erhitzer und der mit einer Berieselungsvorrichtung arbeitende Verdampfer sind erfindungsgemäß durch einen einzigen Röhrenverdampfer ersetzt. Der Wärmeaustausch in den Rohrbündeln des Verdampfers geht infolge der strömenden Gase viel besser und schneller vonstatten als in einem mit Berieselung arbeitenden Verdampfer bzw. einem lediglich mittels Kontaktwärme arbeitenden Erhitzer. Das Heizmittel des Röhrenverdampfers braucht nur wenig höhere Temperatur als das zu befeuchtende Gas aufzuweisen.
  • Ferner ist der Kreislauf des Befeuchtungsmittels erfindungsgemäß wesentlich vereinfacht. Das sich im Abscheider sammelnde überschüssige Wasser gelangt sofort wieder in den Röhrenverdampfer zurück, wofür bei Verwendung eines Steigfilmverdampfers nicht einmal eine Pumpe erforderlich ist.
  • Es ergibt sich somit eine besonders gedrängte und platzsparende Bauweise für die entsprechende Anlage, bestehend allein aus Röhrenverdampfer, Abscheider und Kreislaufleitung.
  • Es werden zwei Ausführungsformen als den Erfindungsbereich keineswegs einschränkendes Beispiel beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, von welchen Fig. 1 eine Anlage mit Fallfilmverdampfer darstellt; F i g. 2 stellt eine Anlage mit Steigfllmverdampfer (Kletterverdampfer) dar.
  • In der F i g. 1 enthält der Verdampfer 1 das Rohrbündel 2; der Heizmantel des Apparates wird durch die Rohrleitung3 mitWasserdampf gespeist, während das Kondenswasser durch die Rohrleitung 4 wieder zu dem hier nicht dargestellten Dampfkessel zurückkehrt. Das zu befeuchtende Gas wird durch die Rohrleitung 5 herbeigeführt; die letztere mündet im Oberteil des Verdampfers in eine Kammer 6 aus, welche mit dem Rohrbündel in Verbindung steht.
  • Das Wasser wird durch die Rohrleitung 7 eingeführt.
  • Bei seinem Durchgang durch die Rohre des Verdampfers kommt das Gas also in Berührung mit dem inVerdampfung befindlichen Wasser, und am unteren Ende des Rohrbündels in der Kammer 8 erscheint ein Gemisch aus Gas, Wasserdampf und überschüssigem Wasser, welches anschließend in den Abscheider 9 einrtitt, in welchem das überschüssige Wasser abgeschieden wird und sich in dem Behälter 10 ansammelt, während das mit Wasserdampf gesättigte Gasgemisch durch die Rohrleitungll abgeführt wird.
  • Außerdem wird durch die Rohrleitung 12 Wasser in den Abscheider eingeführt.
  • Das in dem Abscheider angesammelte Wasser fließt im Kreislauf wieder zu der Kammer 6, und zwar durch die Rohrleitung 13, die Pumpe 14 und die Rohrleitung 7.
  • Als praktisches Beispiel ist der Fall eines Gases zu betrachten, welches unter einem absoluten Druck von 13 kg/cm2 strömt und welches mit Wasser derart anzureichern ist, daß der Partialdruck des Wassers im Gas sich auf 6,3 kg/cm2 beläuft. Der Taupunkt des Gemisches, welcher diesem Partialdruck entspricht, beläuft sich auf 1600 C; das Gas muß also auf diese Temperatur erhitzt und mit Wasser gesättigt werden.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Rohrbündel des Verdampfers durch Wasserdampf von einer Temperatur, die je nach den Eigenschaften des Apparates etwas über dem Taupunkt des Gemisches liegt, erhitzt bzw. beheizt, also bei- spielsweise mit Wasserdampf von 1700 C entsprechend einem absoluten Dampfdruck von 8,07 kg/cm2.
  • Dagegen hätte bei dem klassischen Verfahren der Druck des direkt eingespritzten Dampfes in dem gleichen Falle 13 kg/cm2 überschreiten müssen.
  • Obwohl die soeben beschriebene Anlage mit Fallfilmverdampfer den Vorzug besitzt, dem Kreislauf der Gase nur einen mit geringen Verlusten behafteten Widerstand entgegenzusetzen, kann sie doch auch mit einem Steigfilmverdampfer (Kletterverdampfer), wie ihn die F i g. 2 zeigt, versehen werden.
  • Der Stromkreis für die Beheizung des Verdampfers 1 umfaßt dann eine Rohrleitung 3 für die Zuleitung des Dampfes und eine Rohrleitung 4 für die Ableitung des Kondenswassers, jedoch ist - wie man sieht - der Abscheider 9 mit der Kammer 6 des Verdampfers nur durch eine einfache Rohrleitung 13 verbunden, und die Pumpe 14 entfällt somit. Die Zuleitung der Gase erfolgt durch die Rohrleitung 5, und das mit Wasser gesättigte Gasgemisch wird durch die Rohrleitung 11 abgeführt.
  • Der Erfindungsbereich ist keineswegs auf die dargestellten konstruktiven Einzelheiten noch auf die angeführten Zahlenbeispiele beschränkt. Es kann z. B. das einzige Rohrbündel durch mehrere solcher, in Reihe geschalteter Rohrbündel ersetzt werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Befeuchten von Gasen, insbesondere bei erhöhtem Druck, unter Verwendung eines getrennten Heizkreislaufes für das Befeuchtungsmittel und Rückführung der befeuchteten Flüssigkeit zum Erhitzer, dadurch gekennzeichnet, daß das zu befeuchtende Gas zusammen mit dem flüssigen Befeuchtungsmittel durch ein bzw. mehrere Rohrbündel eines Verdampfers durchgeleitet wird und daß das befeuchtete Gas anschließend von der überschüssigen Flüssigkeit befreit und diese erneut in den Verdampfer eingeleitet wird.
  2. 2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen oder mehrere hintereinandergeschaltete beheizte Verdampfer (1) mit einer Eintrittskammer (6) für das zu befeuchtende Gas und das zu verdampfende Befeuchtungsmittel, welches mit dem Rohrbündel (2) des Verdampfers in Verbindung steht, sowie durch eine Austrittskammer (8), die mit einem Flüssigkeitsabscheider (9) verbunden ist, der seinerseits über eine Abflußleitung (13) mit der Eintrittskammer (6) in Verbindung steht.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer als Fallfilmverdampfer ausgebildet ist und daß in die Abflußleitung (13) eine Pumpe (14) eingebaut ist.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer als - Steigfilmverdampfer ausgebildet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 386905, 839347, 874 297; österreichische Patentschrift Nr. 127 413; USA.-Patentschrift Nr. 2256374.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE386905C (de) * 1923-12-19 Successeurs D Albert Godde Bed Luftanfeuchter fuer Werkstaetten usw
AT127413B (de) * 1931-02-26 1932-03-25 Maximilian Hahn Luftbefeuchtungseinrichtung für Gasgeneratoren.
US2256374A (en) * 1940-09-24 1941-09-16 Jr William Warren Cummings Method of humidifying air
DE839347C (de) * 1950-05-10 1952-05-19 Basf Ag Verfahren zur Umsetzung von Kohlenoxyd mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxyd
DE874297C (de) * 1951-06-23 1953-04-23 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Umsetzung kohlenoxydhaltiger Gasgemische mit Wasserdampf

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