DE1501144A1 - Verfahren zur Erzeugung von Kaelte - Google Patents

Description

• Verfüren zur Er euEM yon Kält2 Bei den in der Praxis gebräuchlichen Verfahren zur Erzeugung von Xälto wird# wenn mm von den bei der Luftverflüseigung angewandten Prinzipien absieht, die Verdampfungewärme leichtflüchtiger Stoffey der Kältemittelg ausgenutzt* Dabei vordampft das Ultemittel unter niedrigen Druck bei der gewünschten niedrigen Tomperaturg während die Wiederverflünsigung, die Regeneration den dampf- bzw. ganförmigen Kältemitteln bei hohen Druck und höherer Tomperaturg meist etwa Umgebungeteaperatur, erfolgt. Die den zu kühlenden Gut entzogen@ Warme wird bei der Kondensation an ein Nedium mit höherer Tomperatur, meint an die Umgebung oder an Kühlwannerg abgegeben. Die Regeneration den verdampften Kältemitteln kann auf verschiedene Weise durchgeführt worden. In wesentlichen worden jedoch nur zwei Nothoden verwendet$ um das bei niedrigen Druck verdampfte Ulteaittel bei einen höheren Druck- und Temperaturniveas zur VerflUaeigung zu bringen# die moohanisehe Kompronnton mit Rille einer Kuohine sowie die thermi-@oh* Regeneration duroh Auatreiben den vorher unter niedri-gen Druck bei etwa Umgebungetenperatur ab- oder adeorbierten Kältemitteln aus einen geeigneten Ab- oder Adeorbenn. Bei Anwendung der zuletzt genannten Sorptionamethode hat sich daa Arbeitentoffpaar Amoniak/Wa»ner allgemein eingeführt und als »tokmäaeig erwiesen# wobei Ammoniak als Ulteal ttel und Wasser ala Abeorptioneaittel dienen. Vorliegende ErfinduU b01a4et $ich a"achlien41ioh mit letzterer Art der Kälteerzeugung durch Äbeorption den Ulteaitteln und anechliegeonde theruieche Regeneration. Zur Erziel=« optimaler Euergieauabeuten bei der UlbeorzeugwW ist en erforderlich# d« jemweile angewandte Verfahren alt rovereiblen freisprozens durohau M ren. Jede Irrevereibilität verringert den thermodZumdschen Wirkumgegrade In der Praxis läset sich jedoch eine vollkommene Bevereibllitit nicht verwirklichen, da z.B. für den Wärmeübergang an AustauacherflKchen endliche Temperaturdifferensen benötigt worden und bei Ab4orptionsvorgängen endliche Konsentrationngefälle vorhanden sein %Unten. Alt Maßstab fUr den maximal erreichbaren thermodynamiaohen Wirkungegrad eignet sich der CarnotIsche Kreiaprozenng aus den sich nach den 2. Rauptsatz der Thermodynamik der mindestens erforderliche Verbrauch an Heizenergie berechnen lännts Um einen gekühlten Reservoir mit der Temperatur T 0 die Waratzense Q 0 zu entziehen und auf daz Teaperaturniveau T 1 der Umgebung zu hoben, ist en erforderliche die Beisenergie Q 2 bei der Beistemperatur T 2 zur Verfügung zu stellen. Dabei wird dann die Summe beider Wärenmengen Q 0 + q2 M Qi bei der Temperatur Ti an die Umgebung abgeführt# das Arbeitspotential der Wärmemeaga q2 also entwertet, Dies gilt sowohl für Konpreaeions- äla auch fUr Ab- norptionekälteanlffln, da die bei Komprenaioneanlagem, zum Einsatz kommende mechanische Arbeit, meint In Form elektrischon Strozenp &la Sekundkreuergie vorher aus Beinenergie gewonnen worden nutz. Die genannten Vaiablen Qop Q2# To# TIv T2 sind durch die Beziehung 2 2 M q 0 . (-kl - 10) . T2/(T2 - Tj). To miteinander verknüpft. Das in Fig. 1 dargestellt* Diagramm verdeittlicht graphisch die Abhängigkeit den theoretisch mindentens erforderlichen Aufwandes an Heizenergie Q 2 von der gewünschten Kühltexperatur T 0 für jeweils 100 Koal Kälte. Dabei wurde eine Ungebungstemperatur Ti von 250C und Reiztomperaturen T 2 von 150 0 C bzw- 500 0 C zugrunde gelegt. Wie um den Diagrum entnehmen kenne nimmt der theoretisch erforderliche Kindeatautwand an Wärusenergie mit steigender Vordampfungstemperatur den Kälteaitteln stark ab. Verwendet man für die Kälteerzeugung das Kompreunionsprinzipp bevorgt man also die Wiederverflüseigung den verdampften KIL1-tomittels durch Verwendung mechanischer Arbeit, dann kommt die Reduzier=« den energetiechen Auftandst bei steigenden

  durch eine Verkleinerung den von T

  und T 0 iib.-iKrÄgigen Komprension8verhältnionee pl a po zum Aus-

  druck. Une Anpassung des Arbeiteaufwandes an veränderliche Verdampfungetemperaturen und -drucke erfolgt also sozusagen "automatisch". Bei einer Verdampfertexperatur von s*B. -10 0 C und einer Umgebungstem,peratur von +25 0 C münnten, wenn man elektrischen Strom ale nekundäre 1:norgiequelle für den Antrieb einer Xoaprensionakältenaschine verwendet und vollkommene Rovereibilität bei allen Arboitegtngen einachliesolich der Stromerzeugung, also einen thermodynaalechen Wirkungegrad von 100 % voraussetzt@ nach Fig. 1 in Kraftwerk bei einer Temperatur von 500 0 C q 2 - 21s6 Koal fUr je 100 Kältekalorien zur Verfügung stehen. DieseWärmenenge Q2 liefert in Kraftwerk die mechanische Arbeit A m Q 2 * (T 2 - Tj)/T 21 welche anochlionnend nach Zwischenerzeugung elektrischen Stromen in der KompreseianakR1ten«chine die "Kältenengell Q0 M A T 0 zu erzeugen gestattet. Inagenamt ergibt sich somit wieder die oben angegebene Beziehung für (4 V In der Praxis reaultiert auf diesen Iffege effektiv ein Aufwand von Q * 292 Q wenn 2 - 2 P in Kraftwerk 40 '# der verbrauchten Wärzeuenee In elektrischen Strom umgewandelt und in der elektrisch angetriebenen Koapressionskältenaschine ein Wirkungegrad von 0,70 Ciamot@ bezogen auf die zugeführte elektrische Energie, erreicht wird* Pür die Erzeugung von 100 Kältekalorien bei -10 0 C Museen nomit effektiv 2196 . 292 » 4795 Kalorien an Verbrennungewärme in Kraftwerk bei 500 0 C aufgebracht worden. Zu bedenken ist dabei noohv dann aus diener Wärmenenge zunächst mit Hilfe einer dampfbetriebenen Turbine mechanieche Arbeit erzeugt# diene mit Generatoren in elektrieche Energie ufflwandelt# die elek- trische Energie » Ort den Verbrauchen wieder zu mechanischer Arbeit transforsiert urd achliennlich &la nolohe durch Anwendung einen kompreasore oder vonntigen Vordichtern für die Ulteerzeugung eingeaetzt wird. Diese Zwiaohenachaltung von Daapfkesselg Turbine, Generator@ Transformator# Blektromotor und Kompreseor bedeutet natürlich einen erheblichen Aufwand@ der letzten Endes durch den Preis für die elektrische Energie und die Komprensionemaoohine bezahlt wird.
• Wie in Vorhergesagten dargelegt wurde# hängt der für die Erzeugung einer beati»ten Kälteleintung erforderliobe Euer-Sieaufwand beim Tomperaturniveau T 2 von der Vordampfertemperatur T 0 und der Ungebungitexperatur T 1 ab (a. Fig. 1).
• Je mehr sich der Quotiont Tl/T 0 dem Wort 1 aUerto d,h. je geringer die zu überbrückende Tomperaturdifferenn & T a T T wirdg unuo kleiner wird der erforderliche Energieautwand. Bei Verwendung einer Kompronnionskälteaanahine reaultiert dieser kleinere Energieaufwand auf Grund den mit A T kleiner ,werdenden Verdichtungsverhältnionen pl t po. Bei Anwendung den Sorptionsprinzips für die Kälteerzeugung sind die Verhältnisse hinsichtlich der Erreiohung einen den Texperaturgefälle T 1 - T 0 angepanoten Energievorbrauchen bei gegebenem Heiztemperaturniveau T 2 schwieriger als bei der Kompressionskältemaschine, Die@ hat seine Ursache daring daau unabhängig vond T und der gewünschten Vordämpfungstexperatur T 0 sowie den zugehörigen D»pfdimok p 0 stets da@ gesamte Kältenittel abeorbiert und die reaultierende Lösung durch Wärmeaufuhr beim Druck pl wieder regeneriert worden nun@. Ob T 1 - T 0 also einer groaaen oder kleinen Tomperaturdifferenz entaprichtg die für die Regeneration erforderliohe Wirmemenge bleibt in jedem falle konstant# sie wird bei steigenden TofflWerten nicht kleiner (Dies gilt für eine einetutige Arbeiteweiet sowie ohne Berücksichtigung von Xiaohuffl- und Rektifikat#ontwärmen bei der Trennaufgebe Abeorpti«»ittel Ultenittel). Dieser Konotanz der erforderliohea Wärmenenge steht jedoch eine veränderliohe Regenerationsteaperatur T 2 gegenüber# v4il die Konzentration an Ultenittel in der zu regenerierenden Absorptionslösung mit T 0 und p 0 ebenfalls veränderlich Ist. Z.B. ergibt sich bei hoben T 0 und damit gronaen p 0 eine konzentriert* Lösung, die zwangewelet bei niedrigen Tomperaturniveau T 2 regenertert worden imang um beim Druck p 1 und der Temperatur T, reine@ flüssige@ Kältemittel wiederzugewinnen. Dies erfordert auch eine rovereible Prozensführung. Ändern ausgedrückt heinst da@# dann eine konzentrierte Abeorptionnlönung nur einer geringen Temporatursteigerung auf T 2 bedarf, um den Verflüseigungedruck pl des reinen Kältemitteln bei der Temperatur T 1 zu erreichen. Thermodynaminoh gesehen zeigen die zuletzt dargelegten Beziehungeng dann nämlich bei hoben Werten von T 0 die gleiche Wärae#2M für die Regeneration bei niedrigeren Temperaturnlysau T2 aufgebracht worden nun*, einen klaren Zus annt enhangs Niedrigen Tomperaturnivaau T 2 bedeutet bei gleicher Wäreamenge ein geri ffl res Arbeitepotential, eine geringere Wertigkeit dieser Wärmemenge.
• Steht jedoch für den Kälteprozene nicht Wärme geringer, nondern hoher Wertigkeit zur Verfügung@ z.B, Boohdruckd«pf# Gas oder Heizölg ao befindet mm sich in einer Zwangslage# wenn mm in einer Sorptioneaalage Kälte bei hohen TO-Wertonv 3.B. In Bereich von -20 0 C bis +20 0 C erzeugen will. Bei normalen einstufig,en Abeorptionaanl"en ist mm nämlich wegen den Anfalle konzentrierter Abeorptionnlöaungen bei hoben T.-Worten garnicht in der Lfflg für die Hegenerstion dieser Löaungen hoch. wertige Wärmt in rovereibler Arbeitsweine und in einer in thermodynamiechen Sinne afflpaaotenp d.h. in entsprechend ge- ringerer Menge einzusetzen.
• Einen Portechritt gegenüber dieser Situation brachte die Einführung der in Kälte- und Abeorptionateil 2-etufigen Arbeiteweine. Dabei wird die in der 1. Stufe beim Druck p 0 anfallende konzentrierte Abeorptionaldnung einen 2. Verdampfer zugeführt, dort bei einen niedrigeren Druck als p 0 bei der gewünschten Kühltexperatur T 0 teilweise entgant und anachlionnend wieder in den Absorber der 1. Stufe zurüokgepumpt. Die den 2. Verdampfer bzw. Entgaser verlassenden Kältemitteldämpfe gelangen schliesolich in den Abserber der 2. Stufe und worden dort wiederum abeorbiert. Anschliennend erfolgt dann die thermische l;egeneration der den 2. Absorber verlannenden Lösung in einer Kolonne mit Abtriebe- und gegebenenfalls Veretärkungsteil. Mit einer solchen 2-etufigen Anlage gelingt es also durch die zweinalige Vordampfung des Xältenittele, den Wärmebedarf für j die Erzeugung einer bestimmten Kälteinenge auf fast die Hälfte zu reduzieren und die Regeneration bei einen höheren Temporaturnivaau T2 durchzuführen. Theoretisch könnte man auch daran denkeng 3- und 4-stutige Anlagen nach diesen Prinzip zu betreiben. Jedoab führt dien zu komplizierten Schaltungen und teuren Anlagen. Ausserden worden die Dampfdrucke und Lösungekonzentrationen sowie die Entgasungibreiten in den Vordampfern bzw. Entganern 3 und 4 zu klein und damit die umzuwälzenden Lösungsmittelnengen zu groes. Es ist daher auch noch nicht zu einer praktischen Ausführung solcher Anlagen gekommen. Trotz einer besseren Wärzebilanz als bei einer 1-atufigen Arbeitsweine Ist die oben skizzierte 2-stufige Abeorptionnanlage mit verschiedenen Nachteilen behattet, die nachfolgend aufgeführt eindt 1. Konstruktive Komplizierung und Anlagevorteuerung durch das Arbeiten in 2 Stufen bei 2 verschiedenen Drucken. Durch die Zweistufigkeit sind 2 Vordämpferg 2 Abeorberg 2 Lösungepumpen und zusätzlich 1 Wir»auntauscher für die Löaungsmittelzirkulation zwischen Abeorber der ersten und den Entganer der zweiten Stufe erforderlich. 2. Duroh die zweintufige Arbeitaweine ist auch eine zweigleichgewichtseinstellung hinsichtlich der Löeungzkonzentrationen In den beiden Abeorbern und in zweiten Verdampfer bzw. Entgaaer notwendig. Dies erfordert eine reyereible Prozensführung. Da jedoch in der Praxis eine völlige Gleichgewichteeinstellung bei solchen Vorgängen nicht erreicht und auch aus verfahrenstechnischen sowie wirtschaftlichen Gründen nicht angestrebt wird, führt die dadurch bedingte Irrevereibilität auseer in der ersten Arbeitestuie auch in der zweiten Stufe zu einen unerwünschten i#nergieverlust. 3. Da im zweiten Verdampfer eine L39ung entgant wirdv ergibt ich hier bei revernibler Arbeitsweine wegen der Konstanz es Druckes keine gleichbleibende, sondern eine gleitende Verdamprungstemperatur. Dien führt zu der technologisch unang,enehmen Situation, dann etwa die Hälfte der gesamten Kälteleistung einer in Kälteteil zweistufigen Abeorptionsanlege im ersten Verdampfer bei konstanten 147 0 und die andere Hälfte in zweiten Verdampfer bei variablen T 0 9 dehe bei gleitender Verdampfungstemperatur Zier Yorfügung steht. -,',lenn auch eino gleitende Verdampfungetemperatur für die Abkühlung von Stoffen, z.B. von KUhlsolent einer in thernodynamischen Sinne oft erwünschten Betriebesituation entspricht, so ist doch die Halbierung der dargebotenen Käl- teenergie in zwei verschiedenen Formen nur in wenigen Spezialfällen interessant. Ausserden sollte bei gleitender Verdampfungstemperatur die innerhalb den entspro.henden Temperaturbereichen T 0 -> Tof erzeugte Kälteaengs pro Grad weitgehend konstant sein, da die spezifische Wärme de@ abzukühlenden Guteng a.B. der Kühleolog ebenfalls praktiaoh konstant ist. Diese Konstanz der erzeugten Ulte. menge prä Grad ist jedoch bei der Entg»ung einer Lösung unter gleiohbleibend« Druok nicht gegeben, 4. Dit zweistufige Arbeitaweise in Ulteteil eines Abeorptionsanlage führt fast zu einer Nalbierugg des Zuergieverbrauchen gegenüber einer einetutigen Arbeitaweine. Sie führt jedoch nicht zu einer atufenlosen Anpassung den Seizmittelverbraucheu an die gewünachten Betriebeverhältnisee. So Ist z.B. nach Pige 1 bei einer für die Kaltwaseererzeugung erwünschten Verdampfertemtperatur von +5 0 Ci einer Kondensationntexperatur von 25 0 C und einer Beiztexperatur von 150 0 C ein theoretischer Energieverbrauch von nur 25 Kalorien für 100 Kaltekalorien erforderlich. Dieser geringe Beimittelverbrauoh ist jedoch in einer zweletufigen Anlage a priort nicht erreichbar# da man hierfür schon rein theoretisch 4-atutig arbeiten müsste. Für eine Verringtrung das energetischen Aufwandes bei Abeorptionaanlagen gibt es auseer der in Vorhergehenden erläuterten zweiatufigen Arbeitsweine in Kälteteil noch drei weitere tochnologieche Möglichkeiten# die jedoch praktisch von geringerer Bedeutung sind. En handelt sich hierbei um folgende verfahrenetechnische Naannahment f 1. Eine in kannerationeteil nehrptutig! Arbetteweiget bei der die in Absorber erhaltene Lösung in zwei oder mehreren Stuten regeneriert und die Kondennationawärme den Kaltemitteln aus der ersten Stufe für die Regeneration einen anderen Teilen der Lösung in äer zweiten Stufe ausgenutzt wird, 2. Eine in Kälte- und Rennerstionsteil, ginetzLigte Arbeiteweine, kei-Jer die Abeorption den Kältemittele bereit@ bei höheren Teaperaturen beginnt und wobei Me dabei freiverdende Abeorptionnwärte iM4genutal wird. um die bei etwa Ungebungetemperatur anfalIende reiche Lösung schon vor den Eintritt in den Regenerator teilweise zu entgao«p so dann in Regenerator selbst entsprechend weniger Kältenittel aus den Abeorbens ausgetrieben worden imen. 3. Die bei der in VordämPfOr ein@ an Xältenittel angereicherte Lösung bei konstanten Druck innerhalb eines grönneren Tomperaturbereichen entgant und die dabei an Kälteaittel verarzte Lösung in henorber den unter höheren Druck betriebenen Regenerationeteilen bei einem höheren Tamperaturniveau, jedoch auch innerhalb einen grönneren Tomperaturbereicheng wieder an Kältemittel angereichert wird. Zu den drei genannten Verrahren ist in einzelnen folgenden zu sagent Die mehretufige Arbeitsweine in Regenerationeteilg bei der die in Abeorber erhaltene und bei hoben T 0 relativ konzentrierte Lösung den Kältemittele in Aboorbens derart in zwei oder mehr Stuten regeneriert wird$ daan die Verflüseifflgewär» den reinen Kältemitteln aus der ersten Stufe für die Regeneration einen anderen Tolle* der Abeorptionnlösung In der zweiten Stufe ausgenutzt wird, Analog kann in nachfolgenden Stufen verfahren worden. Diese Arbeitsweine bringt auauer den bereit* oben für In Kälteteil zwei- oder mehretufige Anlagen genannten Nachteileng z.B. der nicht atutenlonen Anpassung den Energieverbrauchen sowie der Komplisierung und inla«enverteuerungg zusätzliohe Schwierigkeiten mit sich. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin@ dann die in der Regeneration der ersten und gegebenenfalle zweiten Stufe erforderlichen Arbeitadrucke auenergewöhnlich grote worden. So besitzt a.B. Amoniak bei +70 0 C bereits einen Dampfdruck von fast 33 Ate. Verwendet man aber, um solche gronsen Drucke zu vermeiden# Kältemittel mit klei- neren Dampfdruckp no gelangt mm in Vordampfer des Kälteteils einer solchen Anlage zwangsweise zu sehr niedrigeno gegebenenfalle in Vakuum liegenden, Arbeitädruoken. Eine weitere ausätzliohe Schwierigkeit besteht ichltennlioh noch darin# dann# falle das Abeorbenn bei höheren Temperaturen einen merklichen D»pfdruok besitzt, in jeder einzelnen Regenerationnatufe eine Rektifikation der ausgetriebenen Dämpfe erfolgen ause, inebesondere in den beiden ernten Stufen$ da hier die Regenerationntexperaturen am höchsten sind. Für das m häufigeten verwendete und auch technisch brauchbarste Stoffpaar Amonisk/ Wasser ist sogar eine solche hektifikation in den ersten Stufen unumgänglich» wenn man möglichst wannerar»a flünntgen Amvoniak für den Vordampfer den Kältetelle gewinnen will. Pür die oben an zweiter Stelle genannte Mathodeu die Abeorptionswärme für eine teilweise hegeneration der an Ultemittel reichen Abeorptionslösung durch Übergreifen der Temperaturen in kbaorber und Regenerator auszunutzen, gilt folgenden& Dieses Prinzip erfordert eine gronne Entganungebreite und läset sich dann gut realisieren, wenn das Abeorptioamittel auch bei höheren Abeorptionstemperaturen keinen nennenswerten eigenen D»pfdruck entwickelt. Die technische DurokfUhziM kann so erfolgen# dann die bei etwa Umgebungetemperatur an- fallende reiche Lösung in den höher temperierten Teilen den Abeorbern erhitzt und bereits teilweise entgaet wird, a.B. durch Gegenstronführung in einer in den Abeorber eingebauten ;(ohrschlange. Wenn da* Abeorbenn selbst ebenfalls verdampfen kaung wie dien z.B. bei Wasser als Abeorptionamittel für Ammoniak der Pall ist# dann ißt nicht nur bei der Auntreibung des Kältemittels aus der Lösungg sondern auch bei einer bei höherer Temperatur stattfindenden Ab3orption zu berückeichtigang daas Im Gleichgewiohtazuotand stets ein Gemisch 4er Dämpfe von Kältemittel und Abeorptionemittel vorliegt. Da jedoch das Kältemittel den bei tiefer Temperatur arbeitenden Verdampfer praktisch frei von Dämpfen den Absorptionamittele verlUntg muas der Abeorptionsvorgang gleichzeitig mit einer Sättigung der Kältemitteldämpfe mit den Dämpfen den Abeorptionmitteln gekoppelt werden. Dies nun» bei einer revereiblen Arbeitsweine ebenfalls Berücksichtigung finden. Insbesondere Ist zu beachten, dann der in Abeorber herrschende Gesamtdruok maoh bei höheren Abooxp#.-onntenparaturen Identisch Ist mit den Dampfdruck den Reib n Kält»itteln In Verdampfer. Da jedoch der Partialdruck des Abeorbenn mit steigender Temperatur aunimtg revultiertg daas die maximal zulässige höchste Abeorptionntomperatur durch eine Dampfzueammenietzung gegeben ist, die der Zueammensetzung der flUssigen Abeorptionalbaung bei etwa Umgebung@- bzw. Kühlwassertemperatur entspricht. Diese bei völlig revorsibler Arbeitsweioe maximal zulässige höchst* Abeorptionstamperatur kann aus dem Zustande- bzw. Siedediagramm das jeweils verwendeten Stoffpaaren entnommen worden. Für das Stoffpaar A»oniak/Wanner ergibt sich dabei für eine Abeorptionsteaparatur von etwa 25 0 C und bei Vordampferdrucken von 29 4 und 6 atz. das in Fig. 3 wiedergegeben@ Bild. Danach liegen die Verdampfertemperaturen unter den angegebenen Druckverhältniesen bei -18#5 0 Co -1@5 0 C und +907 0 C. Die entsprechenden und bei revereibler Arbeiteweise maximal zulässigen höchsten Abeorptionatemperaturen betragen dabei 103 0 Co 1160C und 1210C. Die bei diesen Temperaturen und den angegebenen Drucken mit der D«pfphane in Gleichgewicht stehenden wäzerigen Lösungen bzw. dpren Konzentrationen wurden in Flg. x auf den entsprechenden leobaren durch eine Markierung angedeutet. Für eine graphische Darstellung den Abeorptions- und Jiegenerationavorgangen unter Einechluse den Ubergreifgebieten von Abeorption und Regeneration verwendet man der Anschaulichkeit wegen zweckwäseig ein lgp92. - T Diagramm. Fig. 4 enthält ein solches Diagramm für Ammoniak/ Wanner-Genische, wobei gleichzeitig für eine Vordämpfertenparatur von -195 0 Ug einen Vordampferdruck von 4 atz. - 4913 atag einen Regenerstionsdruck von 10 &tu. - 10933 ata und eine Abeorptionneadtemperatur von 25 0 C der Absorptiona-/ Ragenerationekreielauf eifflaeiohnet wurde. Wie den Diagrann, zu entnehmen iatt liegt in vorliegmd« ?all der Bereich des Übergreifene'der Temperaturen zwischen 57 0 C und 116'C.
• Da jedoch In der Praxis für den Wärmeübergang Abeorption/Regeneration mit einena t von 50c gerechnet worden ausag steht für die Äuenutzung der Äbeorptionawärze nur der Tenporaturbereioh von 62 0 C bin maximal 1160c zur Verfügung.
• Die im Vorhergehenden beschriebene Nothodeg die Abeorptionnwärme für eine teilweise Regeneration der reichen Lösung auezunutzeng wird in der Praxis nur selten verwendet und eignet sich auch nicht besondere für Arbeitentoffpaare# bei denen das Abeorbene bei höheren Temperaturen selbst verdampfen kam. Bei einer rovereiblen Prozeseführung hat dien nämlich zur Folge# dann die sukzessive Sättigung den Kältemitteldaapfen mit den Dampf den Äbeorptionemitteln als wirnoverbrauchender Vorgang zusätzliche Komplikationen mit sich bringt und wegen der Notwendigkeit der Wiederabgebe der hierfür aufgenommenen Wärme besondere Wärzeaus. tauacherflächen erfordert. Neben dieser Erschwernis ist aber noch sehr wesentliche dann die beschriebene Methode den Übergreitenn der Temperaturen keine in thermodynamiaohen Sinne gleitende Anpassung des Verbrauchen hochwertiger Beinenergie an veränderliche Ti-Werte gestattete no wie dien in Fig. 1 und den dazugehörigen Text erläutert wurde. Der Grund hierfür liegt daring dann mit steigenden Iro-Werten der Taupunkt den reinen Kältemittels immer mehr an die Äbeorptionn-, tomperatur von a.B. 25 0 C heranr(lekt und wegen der dabei stark zunehmenden Löslichkeit pro Mengeneinheit den Abeorptionsmittels ständig steigende Mengen an Kältemitteldampf innerhalb einen für die Regeneration der reichen Lönum« nicht mehr auenutzbaren Tomperaturbereichen abeorbiert worden* Dien möge noch abschliestend am Beispiel den Systeme Amoniak/ Wasser demonstriert vordeno In Fige 5 mit den la Po -Diagra» dienen System» wurden für drei verschiedene Verdempferdrucke bzw. drei verschiedene Vordämpfertexpersturen ( lo*C, 0 0 C und +l0 0 c) sowie für eine Abeorptionnendtemperatur von 250C die Tomperaturbereiche eingeseichnet@ in denen kein Über gre ifen der Temperaturen mehr erfolgt bzw. noch keine Entganung der bei 25 0 C anfallenden reichen Lönungen unter den für die Regeneration erforderlichen hohen Druck von ca. 10 ata stattfindet und die Abeorptionswärme den Aamoniake an Kühlwasser oder an die Umgebung abgegeben werden aues. Berücksichtigt man, daus in der Praxis für den Wärmeübergang Aboorption/liegeneration mit einen A t von etwa 5 0 C zu rechnen ist und bei ravereibler Arbeitsweine bereit& zu Beginn der Absorption bei der oben definierten maximal zulässigen Temperatur bestimmte ?IH 3- Konzentrationen in der mit der Ganphase in Gleichgewicht stehenden wäserigen Phase vorliegeng dann ergeben sich aus den 111 Fig. 5 angegebenen Texperaturbereichen und den dazugehörigen Konzentrationen die in Tabelle 1 enthaltenen und auf 1 kg Wastter (Abeorptionemittel) bezogenen Wertet

  Tabelle 1

  Temperaturew

  Verdaapfer (T 0) 0 C -10 0 40

  Abeorber a) Anfanggtgnperatur der Ab- 0

  eorption C 111 117 121

  b) Endtemperatur der Aboorp- 0

  tion C 25 25 25

  e) Siedebeginn der reichen 0

  Lösung C 66t5 53e6 4291

  d) Bereich ohne Ausnutzung der

  Äbeorptionswärze oo 0

  1. obere grenze o + 5 0 C 71e5 58s6 4791

  2. untere #b) C 25 25 25

  Konzentrationent

  (Gew. % NU in der flüseigen Phase) 790 998 1391

  2390 3696 490

  4895 5695 6795

  d

  AmonWienzen in kz/kiz Wansers

  1 1 kg 0908 0911 0915

  x kg 0930 0958 0997

  x L kg 0994 193C 2008

  Prozentualer Anteil von der insgesamt den

  Verdämpfer verlessenden Ammoniakmenge, der

  in den unter d) genannten Tomperaturbereich

  ohne Ausnutzwig der Abeorpttougwdrläe gelöst

  wird .(m2 - 31) , (32 - a x 100 % 74 61 58

  d 4 d

  '§Vie das Ergebnis der Mengenbilanz von Tabelle 1 zeigt» wird auch bei höheren T, _.»f nerten dei - grösote Teil den Ine-",samt zu absorbierenden Ammoniaks in einen nicht mehr ausnutzbaren Teaparaturbereich abeorbiert. Für diesen Teil mugn daher bei 4,-r völligen Regeneration der reichen Lösung eine entsprechende Menge an Reizmittel bzw. Heizenergie aufgz.-7endet werlen. An-- Gegenilberstellung dieser rein theoretischen Nurte mit den ebenfalls theoretischen Oarnot-Wcrtin aus Fig. l$ denen eine .29generationstemperatur von 1500C zugrunde liegt, zeigt folgendes Bildt

  Tabelle

  0, 0 0

  Vordampfertemparatur (T -10 0 C +l0 C

  ;'raebnis der Tabelle 1 74 61 58

  Carnot--,'ierte aus Fig. 1 45 31 18

  Hieraus ist ersichtlich) dana in der Praxis mit der Methode den :bergreifens der Temperaturen keine In thermodynanischen Sinne gleitende Anpassung des Verbrauoheo hochwertiger Beinenergla an variable T.-n,#'erte möglich ist. Hinzu komtg dann bei der praktischen Durchführung wegen der bei revereibler Arbeitaweise erforderlichen aukzeseiven ',ättigung den kmoniake mit ",",rLaserdampf erhebliche Jaesermengen verdampft und wieder niedergeschlagen werden münnen. Diese Mengen können aus den in T2bolle 1 angegebenen Konzentrationen der reichen L5-aungen errechnet worden. Bezogen auf 1 kg abeorbierten Anmoniak handelt ea sich bei einer Verdaapfertemperatur von 0, 0 0 -lo V um 1916 kg» bei 0 0. um 0,84 kg und bei +l0 C um 0,52 kg zusätzlich zu verdampfendes Jasser. Da die Verdampfungewärme den '.'!2idiern eaanntlich gröseer ist als die den Ammoniakag Ist leloht einzusehen, dann hierfür sehr grosse Wärmeauntauscherflächen erforierlich sind, die mit der eigentlichen Kälteerzeugung nichts mehr zu tun haben. Aus den dargelegten Gründent d.h. wogan deg -,egenüber einer normalen einstufigen Abeorptiont kälteartlage nur wenig verbesserten ',Tirkungegradeu und wegen den trotzdem nehr grossen Bedarfe an Auetauecherflächen ist es wohl auch nicht zu einer Verbreitung dieses Verfahrensprinzipa gekommen.
• Die dritte der bereits bekannten und weiter oben erwähnten technologischen Möglichkeiten zur gegenseitigen Abetimung von Beizenergieverbrauch und Kälteerzeugung besteht in der Anwendung des nog. Renorptionerrinzips. Hierbei wird in Vordampfer kein reinen Kältemittel eingesetzt, sondern eine an Kältemittel angereicherte Lösung bei konetantem Druck inner-halb eines grösseren Temperaturbereichen entgast. Die dabei freiwerdende Kälte wird also in einen ebenso gronnen Temporaturbereich erzeugt. Die bei der Fmtgaoung der angereicherten Lösung entstehenden Dämpfe den Kältemitteln worden bei etwa Umgebunge- oder Kühlwaeaertemperatur abeorbiert und anochliennend bei der Legeneration des Absorptionemittele bei einem höheren Druck- und Tomperaturniveau wieder ausgetrieben@ wobei sie von der den Verdampfer verlassenden und entgasten Lösung ebenfalle bei etwa Umgebunge- oder Kühlwannertemperatur wieder aufgenommen (reaorbiert) werden. Für die Durchführung diesen Verfahrens sind demnach zwei Lösungskreieläufe zwischen Verdampfer und kosorber einerseits sowie Abeorber und Regensrator andererseits notwendig. Da in Verdämpfer einer Renorptioneanlage bei niedrigen TO-T.erten eine angereicherte und bei hohen T.-T.erten eine bereite teilweise entgante ärmere Lösune beim gleichen Druck vorliegt, führt diesen Verfahreneprinzip bei gleitender Verdampfunge- bzw. Entgaaungetemperatur a priori zu einer verdünnten Abeorptionslösung und erlaubt damit in revereibler Arbeitsweine den Einsatz hochwertiger Heizenergie für die Regeneration. Diese Möglichkeit des Einnatzea hochwertiger Beizenergie ist jedoch an eine gleitende Vordampfung bzw- Entganung der Lösung innerhalb eines gröeaeren T.-Bereichen gebunden. Dies ist ein meint unerwünschter Nachteil# zu den noch hinzuko»tg daang gleiche Temperaturintervalle vorausgesetzt# bei niedrigen T.-Werten mehr Kältemittel verdampft als bei hohen T.-Warteno Bei dieser Verfährensweise muse also zwangsweise Kälte auch bei tiefer Temperatur# d.h. bei niedrigen T 0 -Warten, mit erzeugt worden# wenn man hochwertige Wärme in revereibler Weine verwerten will. Die Kälteerzeugung ausuchlieselich bei hohen To-Werten mit gleichzeiti-gen rovereiblen Einsatz hochwertiger Wärme sowie einem entsprechend verringerten Wärmeyerbrauch ist somit nach den Renorptionaprinzip nicht mögliche *)'die aus den bisherigen Ausführungen ersichtlich ist und nunmehr zusammenfassend gesagt worden kann# bestand bisher bei der Erzeugung von Kälte in einer Abeorptionsanlage in Temperaturbereich von etwa -20 0 C bin +20 0 C eine Lücke hinsichtlich einen technisch einfach durchführbaren und thermodynamiech adäquaten Einsatzes hoschwertiger Wärme, z.B. in Form von Hochdruokdaapf, Reizgang Heizöl oder auch Strom. Genäse vorliegender Erfindung gelingt en nun In einfacher Weinet in einer einstufigen Anlage bei konstanter,oder auch wahlweiat gleitender Verdampfungstexperatur den Beizmittelverbrauoh der jeweils gewünschten Kühltexperatur in Verdampfer stufenlos anzupassen und damit das Wärmeyerhältnie einstutiger Anlagen entscheidend zu verbessern.
• Nach dem Verfahren der Erfindung worden zwei als Kältemittel geeignete Komponenten A und B in Gemisch miteinander in einen einzigen Verdampfer gemeinsam oder nur eine der beiden Komponenten in Gegenwart der bereits in gan- oder dämpfförmigen Zustand befindlichen anderen Komponente verdampft# wobei der gesamtdruck diesen Miecheyntems bei der Verdampfungetemperatur T 0 mindestens gleich oder grösser nein soll als der Dampfdruck einer der beiden Komponenten bei Umgebunge- bzw. Kühlwassertomperatur und wobei die andere Komponente durch ein aulektiv wirkendes Abeorptionsmittel aus den den Vordampfer verlannenden Gasstron aungewaechen worden kam, no dann durch die dabei erfolgende Partialdruckerhöhung eine Komponenteu gegebenenfalle in Gemisch mit einen Teil der auazuwanchenden anderen Komponente# bei Umgebunge- bzw. Kühlwannertemperatur zur Kondensation gebracht und den Vordämpfer wieder zugeführt wirdg während die Wiedergewinnung der anderen Komponente aus der Waechflüseigkeit in ganförmiger und/oder fla4niger Form in einer Destillationseinrichtung erfolgt. Anstelle der als Kältemittel geaigneterk Stoffe A und B können auch Viechungen von zwei oder mehr verschiedenen Stoffen verwendet worden. Wie aus dieser Definition der erfindungegenaauen Arbeitsweine hervorgeht, wird ein Teil der den Vordämpfer vorlassenden Kältemitteldämpfe bei etwa Umgebunge- oder Kühlwannertemperatur durch zelektive Abeorption isoliert, während anachliensend der druckkomplinentärt Beet wegen der dabei erfolgenden Partialdruckerhöhung durch Kondensation verflüseigt und ohne weiteren Aufwand wieder den Verdampfer zugeführt worden kann. Wesentlich ist nun, dann bei steigenden Verdampfungotomperaturen T 0 das zu überwindende Druckverhältnie pl t po und damit auch die für eine Kondensation erforderliche Parti&ldruokorhöhung immer kleiner und somit der Anteil der ohne energetischon Aufwand kondeasierbaren druckkomplinentärem Rentgaamenge vorgrönnert wird* Andere ausgedrückt heiast daag date das den Verdempfer verlannende gen- bzw. dampfförnige Kältemittelgemisoh bei steigenden Temperaturen in Vordämpfer steigende Xengung d.h. höher* Konzentrationen der nicht auuwaeohbaren druckkomplimentären Änteile enthalten kann, die - nach entsprechender P&rtialdruokorhöhung durch aelektive Entfernung der anderen Komponenten - kondensieren. Gleichzeitig ni»t die Vonge den selektiv zu Abeorbierenden entsprechend ab, no dann der erforderliohe Seimwämeaufwand für die dentillative Wiedergewinnung des Abeorbierten ebenfalls sinkt. In fig. 2 worden diene Vorhältniese schematisch angedeutet. Der Verlauf der in Pig. 2 skizzierten Kurve für die erforderliche Holzleintun« Q 2 ist von verschiedenen Faktoren abhänglgg Insbesondere von Gesamtdruok p 0 den Systems Vordampfer - Abeorberv von damit zu»#ammenhängenden Vorteilungaverhältnie A s B und von den spezifischen Eigenschaften den verwendeten Kältemitteln. Eine Festlegung der genauen Verhältnisse kann daher nur in Einzelfall erfolgen. Für die Durchführung den erfindungsgemIsten Verfahrene eignen sich als Kältemittel insbesondere leichtflüchtige Koh14nwannerstoffe in Kombination mit Ammoniak oder wänerigen Amoniaklöaungen als zweite Komponente und mit Wasser als Absorptionnmittel. Die Auswahl der zu verwendenden Kohlanwasseratoffe abwie der Aumoniakkonzentration der wäserigen Lösung hängt von der gewünschten Verdampfungstemperatur T 0 ab und sollte so getroffen werdeng daas das den Verdampfer verlassend* Dampfgeziaoh au* Kohlenwasserstoff und Ammoniak einen möglichst hohen Anteil an Kohlenwasserstorf enthält und dieser nach selektiver Abeorption den Ammoniake mit Wasser bei etwa Ungebunge- bzw. Kühlwassertemperatur zur Kondensation gebracht worden kann.
• Da die Kohlenwasserstofre mit Ammoniak nur teilweise miechbar sind und die Leichtflüchtigen Azootrope mit Amoniak bildeng muse auf ihr Siedeverhalten in Gemisch mit Aawniakg mit wIesrigen Amoniaklösungen und mit Wasser sowie auf eine enteprechende apparative Gestaltung der Verdampfer- und Absorberanlage geachtet worden. Folgende Tabelle 3 enthält eine Zusammenstellung verschiedener beispielhaft angeführter leichtflüchtiger Kohlenwaauerstoffe@ die als Kältemittel für das erfindungegemäsee Verfahmn verwendbar eindt

  Tabelle 3

  ,Siedepunkt Azootrope Date mit Na

  Übel 760 Torr SD. b,760 TorriKol

  2-Math,ylbutan D 5 a12, 2798 0 G -3495 0 C 8807

  a-Butan C 4 x 10, -095 0 C -37vi oc 8000

  i-Butan C x -1197 0 C -3894 0 (C 6497

  4 10

  Cyclopropan C 3 x 6 -3295 G -4490 C 3592

  Propan C 3 H 0 -4291 C -44#0 C 1794

  Itber die in Tabelle 3 «geführten Verbindungen hinaus sind z.B. auc.,i noch folgende Kohlenwasseratoffe fUr eine Verwen-dung als Kältemittel in Kombination mit Ammoniak bzw. wänerigen Anzoniaklöoungen geeignett 292-Dizothylbutan (KP, 49o7009 n-Pentan (Xpl 3691 0 C), Cyclobutan (Kpi 1299 0 C)q 2,2-Dinethylpropan (Kpt 9,5 0 C)q Methyloyclopropan (Kpi 495 0 09 ain-2-Buten (Kpi 3j7 0 C)v Cyclobuten (Kp.- 294 0 C)q 1-Buten (Kpi -693 0 c). i-Butylen (Kpl -699 0 C), Propylen (Kpi -47,7 0 0 U.a. Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der erfindungsgemässen Verfahrenawelne, ohne dann damit eine Eineohränkung des Erfindungegedankens hinsichtlich seiner verfahrenetechnischen Durchführung verbunden sein soll. ,Betapiel 1 Diesen Beispiel dient der Demonstration den Verfahrensprinzipe vorliegender Erfindung gemäas Fig. 6. In einem von Kühleole durchflossenen liegenden Mantel- und Höhrenverdampfer 1 befindet sich ein aus zwei Phasen bestehenden siedendes Gemisch aus wäserigen Amminiak und n-Butan. Das Xangenverhältnie beider Phasen spielt dabei keine Rolle, eo daao die Phase den n-Butanle nur in geringer Menge existent nein zuen. Die Siedetemperatur T 0 des Gemischen hängt bei gegebenem Druck nur von der Ammoniakkonzentration der wäserigen Lösung ab. icline Erhöhung dieser Konzentration bewirkt eine Senkung der Siedetemperatur T 0 t eine Erniedrigung entsprechend eine iteigerung von T 0 . Der bei allen T.-Werten gleiohbleibende Druck den Systeme sollte eo bemeesen sein# daso nach selektiver Entfernung den Ammoniake aus der Gasphase durch Abeorption mit Wasser und entsprechender Partialdruckerhöhung den Butans diesen bei etwa Ufflbunge- oder Kühlwaauertemperatur zur Kondensation gebracht und den Verdämpfer erneut zugeführt werden kann. Er sollte demnach bei etwa 3 att liegen. So wie die Siedetemperatur T 0 eine Punktion der Amontakkonnentration der wienrigen Lösung darstellt# no besteht in gleicher Weine auch eine Abhängigkeit der Zusammenneteung den aus A»oniak und Butan nich-bildenden Daapfgesiecheo von der Amaoniakkonzentration der wäserigen Lösung und damit auch indirekt von T 0 t bei sinkenden Amoniakkonnentrationen und als Polge davon steigenden T.-Worten wird der Anteil des Butann in der Ganphaus grösser# der Anteil de@ Amoniake entsprechend kleiner. Diese Zunahme den Butafflhalt@4 der D«pfphaeo bei steigenden To-Werten führt dazu# dann in der dem Verdempfär nachgeschalteten A2moniak-Äbeorption 2 entsprechend weniger k»oniak abeorbiert und auch entsprechend weniger Amoniak durch Zufuhr von Reinenergie bei einen höhe. ren Druckniveau aus der Abeorptionaldeung wieder deeorbiert worden auen. Das heinet aber, dann mit steigenden TofflWerten sukzessive weniger Reizenergie bei gleichbleibender Kälteleistung verbraucht wird. Bei der Durchführung den Verfahrens Ist zu beachteng daue die leichter niedenden Kohlenwanooratoffe undauch Butan mit Ä»onisk azootrope Gemisch* bilden. Dien ist jedooh kein Nachteil. Wie aus der schematischen Darstellung der Pia. ersichtlich ist, enthält der Dampf einen binAren ]Flüssigkeitageinischeng dessen Einsolkomponenten zur Bildung einen Azootrope mit Xinlaunsiedepunkt befähigt eindg einen grönneren Anteil den Ühereiedenden Bestandteile@ als der Dampf eines entsprechenden geziechen mit idealen sigdgFgrhalt@U, gleiche T«poratur in beiden Tallen vorausgesetzt. Duroh die Erscheinung der Azootropie wird nomit der Anteil de* ]Butane in den bei gegebener Temperatur T 0 entwiokelt« und a» Butan und Ämoniak beetehen4en Dampf erhöht. Dies k#t den grundgedanken vorliegender Erfindung entgegen und führt zu einer Verminderung der Xeffl de* selektiv zu abeorbierenden# hier den Umoniake. Darüber hinaus bringt diene Erecheinung einen weiteren Vorteil mit sich, der für die verfahrenetechnische Durchführung der Erfindur4 von bedeutun4 tatt trotz der nur geringen Löslichkeit den Butann in Wuner bzw. wiaerigen Ammoniaklöaungen ist en nicht vermeidbar@ dase bei der aelektivon Äbeorption den Aumoniska auch geringe lutanmengen in der Abeorptioneldnung verbleiben und in die der Abeorption naohgeachaltete Regeneration 3 gelaffln. Bier erfolgt deshalb jedoch keine Störung durch Anreicherung des höher als Ämoniak siedenden Butan@@ da 7,.,ione geringen Butananteils In Porn den tiefer als Ammoniak niedenden Azootrope aus der Lö#uag herauagetragen worden.

  Wie bereit@ oben ausgeführt wuAte hängt sowohl die Sitd0-

  tomperstur T 0 &je such die zuean»»otsu" des den Verdämpfer

  verlanneaden D»pfg*n4&ohoo von der i»oziakkonnentration

  der wäserigen ab. Tig. 9 enthält ein Dtagramm

  für aus den für einen gleich-

  bleibenden gesamtdruck von 3 ats die Siedetemperütur T 0 und

  der Buteagehalt der D»pfphäne in 1bhängigkeit von der Ämo-

  siakkonnentration in der wiLeorigen flüseigen ?bau* entaon»a

  worden könaex, Wie hieran@ erniohtliob ist# erzielt mm bei

  Temperaturen von -10 0 Co 00 C und +lo 0 C Zutankonsentrationen

  in der ganphaue von 249 35 und 51 Vol.%. Die entsprechenden

  Ammaniakkonsentrationen in der wiLetrigen Länung betragen 77,

  58 umd 45 gew,%* Die Endpunkt@ der Kurven a mU b liegen

  bei »15 0 Co Die** Temperatur entspricht bei dem gegebenen

  Gee«t4mok von 3 ata dem Siedepunkt den waesertreitz bInären

  Genisehen Ä»oaink/But«. Die l»oniakphaao enthält dabei

  etwa 5 Gewo% gelöstes A.Butan.

  Den afflgebeaen but«ko»extrationen In der Gaop)mue von 24v

  13 »t 51 Vol.% bei Siedetempersturen von -10 0 ct 0 OC mm +lO0C

  4*ttpreohtnd enthalten, 100 Kol verdampfte* Ultmütttlgmieob

  45 'ÄPA 49 Nal Amoniak. Diene A»ontak»a4pa können bei

  etvt MNMbua#*- oder ZUhlwantertemperatur duroh aelektive

  Äbeorytioa mit VaAser abeorbiert und durek Denorption bei

  höherer twyn;,-tt*r wiederievonn« wert»q v»ur»d d«'bei

  gleicher Temperatur kondensierende Butan nach Abecheidung von der viearigen Phase in Kondennator 4 über die Leitung 5 ohne Energieaufwand den Verdämpfer wieder zugeführt worden kann.
• Das den Verdämpfer 1 verlannende dampfförnige Ä»oniak/Butan-Gemisch enthält in Abhängigkeit von T 0 stets nur soviel Butan$ wie den Gleichgewichtazustand bei 3 ats gemänn Fig. 8 entsprich',. Das dadurch festgelegt* Mengenverhältnie Amoniak s Butan führt nach selektiver Abtrennung den Amoniake in Abnorber 2 und Kondentator 4 und nach *einer dentillativon 4iadergewinnung in der Regeneration 3 noch nicht ohne weiteres zu einen #Unetigen und der Temperatur T 0 entsprechenden optimalen Wärmoverhältnie zwischen der erzeugten Kältenenge Q 0 und der erforderlichen Regenerationawärze Q V Dienen Wärme. Terhältnie Q 0 8 Q 2 kann jedoch wesentlich vorgrönnert worden# wtna män @ich die Tatsache zunutze nacht# dann das den Vordaapfer verlannende und mit Butan gesättigte Immoniakges; bei Erwärtungg deb. bei Temperaturen oberhalb von T 0 weitere Men-gen an Butan aufsmehmen in der Lage ist. Voraussetzung dafür lat nur lie get*nwart übersohüaeigen flUneigen Butan*$ dessen D&upfdr-uei eit steigender Temperatur ebenfalls ansteigt. Erwärmt nan %-wo das den Verdampfer vorlassende Gemicoh aus Amoniak und Butan in Gegenwart von flUaeigen Butang no erfolgt durch Verdampfung diese@ Butme eine stetige weitere Anreicherung des gaagealaohes mit gasförmig« Butan und wegen der Ironstanz des genantdrucken eine entsprechende Erniedrigung den Aminiakpartialdrucken. Somit erfolgt auf diene Weine auch eine Versohiebung den oben erwOmten Ammoniak t Butan zugunsten von Butan und &la Folge davon aaob eias Vergrönnerung den für die Wirtschaftlichkeit den Verfahren» wichtigen Wirnoverhältnionen Q 0 8 Q20 Deseiohnet mm die Temperatur# bin zu der eine weitere Sättigung den divit Vordämpfer bei T , verlaeuenden gangenischen mit Butan erfolr - mit T 't 80 sollte der Partialdruck des Butans bei 0 T' so a-rjen sein, das* dabei das gewünechte N«g»nverhältnie 0 zwischen Ammoniak und Butan reaultiert. Die soeben beschriebene Verfahrensweine gestattet eine be- liebige Einstellung den Nengenverhältnissee von A»oniak zu Butan in Abhängigkeit von Tol. 1#s aus@ dabei allerdings berückeichtigt worden, dann ein Teil der Kälteleintung nicht bei der konetanten Vordampfertemperatur T 0 9 ecndern in Bereich zwischen T und T , erzeugt wird. In Fig. 8 wurden diese 0 0 Verhältnisse für ein To M 0 0 C und ein T' von 20 0 C durch gec etrichelte Linien angedeutet. Danach ergibt sich folgende Vongenbilanzt Bei To 0 0 C C verlassen den Vordampfer 65 Mcl Ammoniak und 35 Mol Butan. Bei T' - 20 0 C enthält das In Ge-0 genwart von flüneigem Butan sich erwärmende Gangeniech nur noch 2995 Vol.% Amoniak und 70,5 Vol.% Butan. Da bei diesen Vorgang die Ammoniaknenge von 65 Mol konstant bleibtg müssen in Bereich zwischen 0 0 C und 200C zusätzlich 120 Xol Butan verdampfen. Die Verdampfungewärme dieses zwischen den Temperaturen T 0 und T.' zusätzlich verdampfenden Butans kann sowohl für die Boreitung von kalten Wasser als auch für die direkte Abacrption den Ammoniaks mit Wasser aus dem den Vordampfer 1 vorlassenden Ganetrom genutzt worden. In letzteren Falle wird in Bereich von T 0 bis T.' eine konzentriertere Amoniaklösung erhalten als bei der Abeorpticnatomperatur Ti. Hierdurch läset sich der Rektifikationaaufwand in der Regeneration 3 wesentlich verringern. Die Tatsache» dann ein Teil der Kälteleistung in Temperaturbereich zwischen To und Toig d.h. bei gleitender Verdampfungetemperatur innerhalb eineo'Srösoeren Bereichen durch in Ammoniakgasetron verdampfenden Butan erzeugt wird@ ist nicht immer erwünscht. Erwünecht ist häufig auch die Darbietung der gesamten Kälteleiatung bei konstanter Vordämpfungetenporatur bzw. imierhalb einen kleinen Tomperaturintervalles von möglichst ni(-lit mehr als 5 0 C. Eine Verfahrenaweiao zur kontinuierlichen Durchführung vorliegender Erfindung unter VerUckeichtigunE diesen Gesichtspunkten wird in Beispiel 2 beschrieben. Beispiel 2 In einen genies Fig. 9 ausgebildeten senkrecht stehenden Verdaapfer 1 befindet *ich ein Rohrbündel 29 durch das ei&@ zu kühlende Flüseigkeit von unten nach oben geleitet wird. Die Eintrittetemperatur dieser Flünnigkeit möge die Auntrittetemperatur $ein. Die bei diesem Kühlvorgang abzuführende W&raeaon4p,C# 0 wird durch Vordampfung von Inobutan und Aimoniak aufgenommen& Zu dienen Zweck wird dem Verd»pfer 1 aus den Kondensator 3 der Destillationaeinriohtung 4 über die Leitung 5 und die Drossel 6 ein Gemisch aus etwa 95 Gew.#. Amoniak und etwa 5 Gew.O.". Wasser zugeführt. Gleichzeitig erfolgt aus den oberhalb des Verdämpfere 1 angeordneten Wäscher 7 eine Bgrieselung den Lohrbündels 2 alt flüssige& Isobutang das enteprechend den Druck-und Tomperaturverhältnissen an der Einlaufstelle oberhalb den Rohrbändale 2 mit Amoniak angereichert ist. Den hotorogcnen Zweiphanengeziech aus Amoniak und mit A»oniak angereichert** Inobutang das über eine in Tig, 9 nicht eingezeichnete Vorteilungevorrichtung und über das Rohrbündel 2 von oben nach unten rieseltg wird über die Leitung 8 von unten nach oben ein ganförnigen Gemisch aus Wasserstoff, Inobutan und wenig Amoniak entgegengefUhrt. Dabei vvrdampft des über die Leitung 5 zugeführte k»oniakg ein Toll den aus den WiLocher 7 über den Rohrbündel 2 herunterrieselnden Iaobutans sowie das darin in Wäncher 7 auf&*-löste Ammoniak. Das ift Sumpf den Verdämpfers 1 anfallende anmoniakarme Inobutan wird gemeinsam mit 4on dort ebenfalls sich ansammelnden geringen samoniakhaltigen '.'asser,mengen Iber die P»pe 9 und die Leitung 10 den Abucheider 11 zugeführtg von den aus das Iaobutan über die Leitung 1? erneut auf den Wäscher 7 aufgegeben wird. Die Funktion den Näa3hern 7 besteht also darin# aus den dan Verlampfer 1 vorlassenden Ganntron einen Toll den Ammontaks auszuwaschen und den Vordampfer 1 zur nochmaligen Vordamptung wieder zuzuführen. Dieser Wasohprozeue findet oberhalb der Vordampfungstomperatur den Veräampfern 1 statt. Daher kann auch die Lösungt-bzw. Kondensationew'Irräo'den auazuwaschenden Ammoniska durch die Verdampfungekälte von zusätzlich Im :lä.s#-her 7 verdampfen-den laobutan kompenniert worden. Das den 'Näaeher 7 » Kopf verlanionde gan- bzw. dämpfförmige Gemisch aus Iaobutan und Wasserstoff sowie den nicht ausgewaschenen Anteil an Amoniakg der den über die Leitung 5 zugerührten Aamoniak sengenadeeig antsprichtg gelangt über die Leitung 15 in Ion Abeorber 14. Dieser wird über die Leitung 15 mit amoniakarmen Waschwann,3ibeaufeohlagtg wobei unter gleichzeitiger Kühlung durch 41e mit Kühlwainer von 20 - 250c gespeist* Rohreohlange 16 eine weitgehende Absorption den in Wäsoher 7 nicht ausgewanchenen A»oniakanteils und eine Kondeneation von Iaobutan erfolgt. Der au»ehr von A»oniak weitgehend befreite Gasetrom aus Iaobutan und Wasnorotoff gelangt anachlieseend von Kopf den Äbeorbers 14 über die Leitung 8 erneut in das Unterteil den Vordampfern 1. Bei der Abkühlung dieses Gaugeainehes von der » Kopf den Abeorbere 14 herrschenden Abeorptionntemperatur auf die Temperatur de@ Vordampfers 1 erfolgt entsprechend der jeweiligen Tonnion eine Kondensation von leobutan und In der Gasphast eine Anreicherung de* nach der Äbeorption in Abeorber 1,4 noch verbliebenen Restaämontaks. Die Amoniakabeorption In Lbeorber 14 aums daher möglichst vollständig seinu wenn über die Leitung 8 ein amoniakames Wasserstoff/ Iaobut«-Geziech in das Unterteil des 7@rd«pfers 1 zwecks Nomosiakentfernung aus den über das Rohrb(Indel 2 herunter- 13,)buten/A«oniak-Iiinisch eingeleitet werden soll. Das In dar Leitung 8 anfallende Kondensat wird zusammen mit dem aus den Jätcher 7 stammenden und von Ammoniak weitgehend befreiten Inobutan über die Pumpe 9 und die Leitung 10 den Abacheider 11 zugeführt. Ein feilstrom den über die Pumpe 9 befürlerten Kundannatei wird aus der Leitung 10 über die

  Laitung 17 abgezweigt und dem Unterteil den Abeorbers 14

  ,e,ui,j".)tiihrtg um eine .iättigung de* aus dem Näscher 7 Über die

  1,iltuitg 13 In tun Abeorber lt einetrömenden Gangertischen aus

  liobutaiig Ammoniak und Iaaserstoff mit Isobutan zu gewährleiaten. Die hierbei fretwarliznde Verdampfungekälte kommt der Ammoniakabeorption im Unterteil den Abeorbern 14 zugute. Das am F'uss Jen Absorbere 14 anfallende aamontakhaltige aischwasser gelangt gemeinsam mit Inabutan in den Abucheider 11. V;)n dort aus wird 3a über die Pump-o 18, lie Leitung 19 und den Wärmaaustauscher 23 der Deutillationavorrichtund 4 zugeführt. Diese wird Im Sumpf über die Rohrschlange 21 be- heizt. Das in der Destillatioaseinrichtuns 4 von Amoniak befreite -gaschwanser gelangt annahliessend über die Leitung 22) den Järzeaustauscher 20# den Nachkühler 23 und die Droaael 2$ über die Leitung 15 wiederum auf den Abeorber 14. Ein Tei14tron den über die Pumpe 18 geförderten a»oniakhaltigen Waechwaaners wird in Kreislauf über die Leitung 24 und den Injektor 25 In den Sumpf den Äbeorbers 14 zurüokgefahren. Dabei wird daa aus den Wäscher 7 über die Leitung 13 komenv de und aus Iaobutang Ammoniak und Waseerstoff bestehende Gaagenisch in Injektor 25 angeaaugt und In den Abeorber 14 gedrüukt. Hierbei wird gleichzeitig der im Absorber erforderlicha Vordruck erzeugt, um das nach der Abeorption von A»oniak befreite Iaobutan/Wannerstoff-Gealich von Kopf das Aboorbern 14 übur die Leitung 8 wieder den Vordampfer 1 zuführen zu können. Die ais de"i Abearber 14 ablaufende wäserige Ammoniaklösung beaitzt je nach konstruktiver Gestaltung den Abeorbers eine

  Amoniak"'onzentratlon von 15 - 20 Gewichtsprozent. Der Gesamt-

  druck dep Vordaaj,fer/Abeorber,synteme wird zweckmässig auf

  etwa 495 - 595 ata eingestellt. Unter diesen Drijckverhält-

  niesen und einer Vordaapfertemperatur vün To M -12 0 C beträgt

  die '9'iaa«e7-ttoffke.nzentration in der Gasphase an Kopf den

  Verdampfere 1 oberhalb den Rohrbündeln 2 etwa 20 - 30 Vol.#p

  die Anzioniakkonzentration etwa 50 - 61 Vol.""j' und die Inebutan-

  kon2entrütion steh 20 - 25 Vol.11. Die Lü-olichkeit den Amoniake

  in Iaobutan beträgt bei -12 0 C am Kopf den Verdampfern 1 je

  nach der in der Geapheue vorliegenden Ammoniakkonsentration

  12 - 15 Xol."(.

  Nach der in Vorhergehenden beschriebenen Verfahreneweite gelingt to# bei einer Verdampfungstemperatur von To M -120 C in Oberteil des Verdampfere und von 70 M -7 0 C In Unterteil den Verdämpfere das für die Wirtaohaftlichkeit diesen einstufigen Prozesses wichtige Wärmeyerhältnie Q 0 1 Q 2 von etwa 0#6 - 0,7 für die bisher üblichen einatutigen Abeorptionnkälteanlagen mit Ammoniak und Wasser als Arbeit4@toffpaar auf etwa 1#8 - 200 zu erhöhen. Andere ausgedrückt bedeutet dast dann unter den angegebenen Tomperaturverhältnionen In Verdampfer für 100 Kältekalorten nur 50 - 55 Kalorien für die Auntreibung des in Abeorber 14 abeorbierten Ammoniake aus der wänerigen Abeorptionalbeung an Beizenergie in der DestIllationseinrichtung 4 bei einer Sumprtempei-atur von etwa 160 - 170 0 C aufgewendet worden müssen. Hierbei wurde die notwendige Kompensation der Lösungswärzt den Amoniake bei der Austreibung aus der wäserigen Abeorptionslösung und die dabei erforderliche Rektifikation zur Erzeugung eines 95- %Igen Ammoniaka bereits berücksichtigt.
• Abechlleasend sei hinsichtlich der praktischen Anwendung vor. liegender Erfindung nooh darauf hingewieneng dann wegen den geringeren Holzenergiaverbrauche bzw. wegen der In Beispiel 1 erwähnten gdglichkeit der Ausnutzung den Temperaturbereichen T bis T , auch eine entsprechende Reduzierung den Kühl-0 0 wannerbedartet gegenüber den bisher üblichen einatufigen Abworptionskälteanlagen von Otwß 3U - 40 %q je nach der Vordampfertemperatur 1,9 erzielt wird. Die@ bedeutet eine weitere Kootenereparnine

Claims (1)

1. Vorfahrea zur Erseu4«# von Ulte@ dadtrob gekonnteiobattg d«a am zwei alt Kältemittel geeilgete Koeposexten A mg 3 in Comineh atteinanter in einen eiazips Vortagpfer geutim- a» oder »r eine der beiden Komponenten in gegeawart der bereit# tu 4u- oder d«pffemig« autend bertädliehes äu- derem lto*poa«te virdmeft# wobei der Oeamtdraek dieties Kiaobe,yat«a aimdeetoxe glet* oder grönser sein voll alt der Dampfdruck einer der beiden Komponenten bei umob»ffl- bev. Kühlw"tort«parattr und wobei die andere Igenpoaeute durob *tu telekttv wirkende» Abeorptioamittoi «a dem den V*r4«pter verluaesten Cäsetr« viude so daso 4%rcä tte dabei ertele«44 908044. taute@ tu Omteth mit eimm Ireil der oolt*ttv zu abeorbierenden «der« Zonpftentet bei Umgebsage- %». Mühlvsatertmyorstur zur geaäquattom etbraobt mä 4« Ver- tmpfer »ooka erneuter Vorimptu# wieder auptUrt w*r4« kann@ wUrend die Wtodergevtadm« der anderen 14"««to «o der Waoobflgo@i4keit in gaatörstger mA/oder tliset&vr Pom in einer boottllati«setarteht»# erfol#t. Amtelle der *la Ziftemittel, goet«met« reinen Koofflosten A »4 8 könnte. in Veräneter auob XteokwLpa von A »1 3 bit weiteren 1«P««t« vorwemdet Worten. Worte»« am* mwpm* le dmsrm 4060 oft &je ultmittel Ammonisk in Kombination mit Icoble»Uaer- etotten und, &la volektiv wi*oadoe Abeorpttommittel waaner verwendet* Verfahren nach Anapruoh 1, "durch gekennzeichnet# daes die gl& lglteaittel geeigneten Komponenten in Gegenwart eine@ Zunatagaate verdampft worden.