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Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeiten Beim Eindampfen von Flüssigkeiten
wird bekanntlich der Wärmeinhalt der entstehenden Dämpfe und Brüden dadurch nutzbar
gemacht und dem Eindampfprozeß erhalten, daß die Dämpfe und Brüden in Wärmeaustausch
mit der einzudampfenden oder schon teilweise eingedampften Flüssigkeit gebracht
werden.
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In mehrstufigen Eindampfanlagen werden die in einer Stufe anfallenden
Brüden dem Heizkörper einer nächstfolgenden, bei niedrigerer Temperatur betriebenen
Eindampfstufe als Heizmittel zugeführt.
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Bei einstufigen Anlagen werden die Brüden aus der Eindampfung zur
Vorwärmung der einzudampfenden Flüssigkeit oder - nach Kompression - zur Beheizung
der Verdampfung selbst verwendet. Diese Heizung durch Brüdenkompression kann auch
zwischen den einzelnen Stufen mehrstufiger Verdampferanlagen Verwendung finden.
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Es ist bei den bisher bekannten Verfahren nicht möglich, die Brüden
allein durch Wärmeaustausch mit der einzudampfenden Flüssigkeit niederzuschlagen.
Sollen beispielsweise 300 kg Lösung mit einer Temperatur von 300 C durch einstufige
Verdampfung im Vakuum bei 500 C auf 200 kg eingeengt werden, dann können durch indirekten
Wärmeaustausch mit der einzudampfenden Lösung von den 100 kg Brüden nur etwa 7,5
kg niedergeschlagen werden. Zur Kondensation der restlichen etwa 92,5 kg Brüden
sind 5500 kg Kühlwasser erforderlich, die sich von etwa 300 C auf etwa 400 C erwärmen.
Für die Eindampfung werden 100 kg Heizdampf (0,5 ata, 800 C) benötigt.
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Zur Kondensation der Brüden einstufiger Anlagen bzw. der Brüden aus
der letzten Stufe mehrstufiger Anlagen mit Kühlwasser können sowohl Oberflächenkondensatoren
mit indirektem Wärmeaustausch als auch Einspritzkondensatoren mit direktem Wärmeaustausch
zur Verwendung kommen. Das aus den Einspritzkondensatoren anfallende erwärmte Kühlwasser
ist oft für eine weitere Verwertung nicht mehr brauchbar, weil es durch in der einzudampfenden
Flüssigkeit enthaltene flüchtige Stoffe verunreinigt ist. Für die erwärmten Kühlwässer
aus Oberflächenkondensatoren und Einspritzkondensatoren ist oft auch keine Verwendungsmöglichkeit
vorhanden, weil diese Wässer in unzureichender Menge oder mit zu geringem Wärmeinhalt
anfallen. In solchen Fällen erscheint die Verwendung von Kühlwasser oft nicht gerechtfertigt.
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Es ist bekannt, solchen Kühlwässern die aufgenommene Wärme durch
Verdunstung wieder zu entziehen und das dadurch abgekühlte Wasser in den
Betrieb
als Kühlwasser zurückzuführen. Der bei der Verdampfungskühlung eintretende Verdampfungsverlust
wird durch Frischwasser ersetzt. Da sich in solchen Kühlwasserkreisläufen aber Verunreinigungen
des Frischwassers, z. B. Härtebildner anreichern, wird aus dem Kreislauf stets auch
eine Menge Wasser abgestoßen, so daß der Frischwasserbedarf höher ist als der durch
die Verdunstung eingetretene Wasserverlust.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Eindampfprozesse
ohne Kühlwasserzuschuß aus äußeren Quellen zu betreiben. Zur Lösung dieser Aufgabe
können dem Stand der Technik keine Hinweise entnommen werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeiten,
bei dem die Brüden mit Kühlflüssigkeit kondensiert werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zur vollständigen Kondensation der Brüden
einzudampfende Flüssigkeit verwendet wird, die im Kreislauf durch einen mit Brüden
beaufschlagten indirekten Wärmeaustauscher und anschließend in an sich bekannter
Weise durch einen Verdunstungskühler geführt wird, und daß der Verdampfer mit einem
aus diesem Kreislauf entnommenen Teilstrom gespeist wird.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird die einzudampfende Flüssigkeit
zunächst in einem Kreislauf durch einen Wärmeaustauscher und durch einen Verdunstungskühler
geführt. Der Wärmeaustauscher, der mit Brüden aus der Verdampfung beaufschlagt wird,
ist als Oberflächenkondensator ausgebildet.
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Aus dem Kreislauf der einzudampfenden Flüssigkeit durch den Wärmeaustauscher
und den Verdunstungskühler wird ein Teilstrom abgezweigt, der zum Verdampfer geführt
wird. Der Oberflächenkondensator kann auch als Rieselkühler im oberen Teil des Verdunstungskühlers
angeordnet werden.
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Die Erfindung sei an Hand der beispielsweisen und schematischen Figuren
und einiger Beispiele näher erläutert. Die Figuren sind Fließschemata
zweier
Anlagen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei der Anlage gemäß Abb. 1 sind der Oberflächenkondensator und der
Verdunstungskühler voneinander räumlich getrennt.
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Bei der Anlage gemäß Ab b. 2 ist der Oberflächenkondensator als Rieselkühler
ausgebildet und über dem Verdunstungskühler anordnet und mit diesem zusammengefaßt.
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Die Anlage gemäß A b b. 1 besteht aus der Eindampfvorrichtung mit
dem Erhitzer 13 und dem Verdampfer 11, aus dem Oberflächenkondensator 7 und dem
Verdunstungskühler 9 mit dem Sumpf 2.
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Die einzudampfende Flüssigkeit wird durch die Leitung 1 in den Sumpf
2 des Verdunstungskühlers eingeführt und dort mit eingedunsteter gekühlter Lösung
vereinigt. Die Pumpe 4 fördert diese Mischung in den Leitungen 3 und 5 teils durch
die Leitung 10 in den Erhitzer 13 der Eindampfvorrichtung, teils in den Oberflächenkondensator
7. Aus dem Kondensator 7 kehrt die erwärmte Flüssigkeit auf den Verdunstungskühler
und schließlich in den Sumpf 2 zurück, wo sie wieder mit weiteren Mengen einzudampfender
Flüssigkeit vermischt wird. In den Erhitzer 13 der Eindampfanlage wird durch die
Leitung 12 Frischdampf als Heizmittel eingeführt. Das Heizdampfkondensat fließt
durch die Ableitung 16 ab. Die durch Eindampfen konzentrierte Lösung wird durch
die Leitung 1S aus dem Verdampfer abgeleitet. Die aus der einzudampfenden Flüssigkeit
verdampften Brüden gelangen aus dem Verdampfer 11 der Eindampfvorrichtung durch
die Leitung 14 in den Oberflächenkondensator 7 und werden dort durch mittelbaren
Wärmeaustausch mit der einzudampfen den Lösung kondensiert. Das Brüdenkondensat
verläßt den Kondensator 7 durch die Ableitung 17. Die Brüdenseite des Kondensators
wird durch die Ableitung 18 entlüftet.
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Die in der A b b. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der Anlage gemäß Ab b. 1 dadurch daß der Oberflächenkondensator als Rieselkühler
20 ausgebildet und in dem Verdunstungskühler angeordnet ist. Die einzudampfende
Lösung wird durch die Leitung 27 in die Anlage eingeführt, mit durch den Verdunstungskühler
geführter Flüssigkeit in der Leitung 26 vereinigt und durch die Verteilervorrichtung
21 dem Rieselkühler 20 aufgegeben.
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Die eingedunstete Lösung gelangt in den Sumpf 23 und wird daraus mittels
der Pumpe 25 teils durch die Leitung 26 zu der Verteilervorrichtung 21 zurückgepumpt,
teils durch die Leitung 28 in den Erhitzer 31 der Verdampfereinrichtung gefördert.
Dem Erhitzer wird Heizdampf durch die Leitung 30 zugeführt. Das Kondensat läuft
durch die Ableitung 32 ab. Durch die Leitung 33 wird aus der Eindampfvorrichtung
die eingedampfte Flüssigkeit entnommen. Die bei der Eindampfung gebildeten Brüden
gelangen aus dem Verdampfer 29 durch die Leitung 22 in den als Rieselkühler ausgebildeten
Oberflächenkondensator 22 und werden darin durch die aus dem Verteiler 21 aufgegebene
einzudampfende Flüssigkeit niedergeschlagen. Der Rieselkühler wird durch die Ableitung
35 entlüftet. Das Brüdenkondensat fällt aus der Leitung 34 an.
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Das erfindungsgemäße Eindampfverfahren benötigt keinerlei zusätzliches
Kühlwasser. Der Ver-
dunstungskühler vermag eine Eindampfstufe zu ersetzen.
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Beispiel 1 Eine Salzsole mit 100 g Salzgehalt je Kilogramm Sole und
einer Temperatur von 250 C soll auf einen Salzgehalt von 500 g je Kilogramm Sole
eingedampft werden. Dann sind aus 1000 kg Lösung 800 kg Wasser abzutreiben.
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Die Verdampfung erfolgte in einer Eindampfanlage gemäß A b b. 1.
oder 2. Dem Heizkörper des Verdampfers sind 526 kg Frischdampf zuzuführen.
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Die Brüden aus dem Verdampfer werden im Oberflächenkondensator durch
die Salzsole selbst niedergeschlagen. Sie wird im Verdunstungskühler rückgekühlt
und gibt dabei einen Teil des abzutreibenden Wassers an die Luft durch Verdunstung
ab. Hierbei wird kein Kühlwasser benötigt.
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Wird, wie bisher üblich, der Brüden durch Kühlwasser kondensiert,
dann sind dazu 6150 kg Kühlwasser erforderlich. Bei Rückführung des Kühlwassers
erniedrigt sich der Kühlwasserverbrauch auf 710 kg. An Frischdampf müssen zur Ausdampfung
der 800 kg Wasser dem Heizkörper 965 kg zugeführt werden, also ungefähr die doppelte
Menge wie beim erfindungsgemäßen Verfahren.
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Beispiel 2 300 kg Lösung mit einer Temperatur von 300 C werden in
einer Anlage gemäß Ab b. 1 auf 100 kg eingeengt. Die Verdampfung in der Eindampfvorrichtung
erfolgt im Vakuum bei 500 C. Aus dem Sumpf2 fließen dann 4200kg Lösung von 300 C
durch die Leitungen 3 und 5.
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Aus dem Flüssigkeitskreislauf durch Wärmeaustauschen 7 und Verdunstungskühler
9 werden über die Leitung 10 200 kg Flüssigkeit entnommen und der Eindampfvorrichtung
zugeleitet. 4000 kg Lösung erwärmen sich im Oberflächenkondensator 7 von 30° auf
450 C und schlagen dabei 100 kg Brüden aus der Eindampfvorrichtung vollständig nieder.
Im Verdunstungskühler 9 kühlt sich die im Kreislauf ge führte Flüssigkeit wieder
ab. 3900 kg Flüssigkeit von 300 C gelangen aus dem Verdunstungskühler9 in den Sumpf
2. Zur Beheizung der Eindampfvorrlch tung werden 100 kg Dampf (0,5 ata, 800 C) benötigt.
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Praktische Anwendungsmöglichkeiten für das er findungsgemäße Verfahren
bieten das Eindampfen von Salzlösungen, von Meerwasser, von Aluminatlaugen des Bauxitaufschlusses
u. dgl.