DE2020871A1

DE2020871A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vakuumentgasung von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2020871A1
Application number: DE19702020871
Authority: DE
Inventors: Friedrich Fauser; Herbert Napiontek
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1970-04-29
Publication date: 1971-11-18
Also published as: CH518113A; DE2020871B2; ES390679A1; GB1323957A; FR2090920A5

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Vakuunentgasung von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mindestens zweistufigen Vakuumentgasung von Flüssigkeiten sowie eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens„

Es sind Entgasungsverfahren für Flüssigkeiten bekannt, bei denen die Flüssigkeit in dünner Schicht einen Unterdruck ausgesetzt · wird, der dem angestrebten Entgasungseffekt genügt» Die dünne Schicht wird dadurch erreicht, dass die Flüssigkeit Z₀ B₀ über eine Raschigringschüttung geleitet wird, deren spezielle Anordnung Drosselverluste der abzusaugenden Gase verhindert, Die'Flüssigkei" wird vor dem Einleiten in die Entgasungseinrichtung deart erwärmt, dass einerseits die zur Ausbreitung in dünner Schicht erfoi derliche geringe Viskosität gegeben ist, andererseits jedoch eine möglichst geringe Eigenverdampfungsrate während der Entgasung auftritt. Bei technischen Großanlagen werden die Entgasungseinrichtungen in der Regel zweistufig ausgeführt, wobei bereits in der ersten Entgasungsstufe ein erheblicher Anteil der abzusaugenden Gase und Dämpfe aus der Flüssigkeit entfernt werden» Der Druck in der ersten Entgasungsstufe ist dabei wesentlich höher als der zum Absaugen der verbleibenden Gase und Dämpfe erforderliche Druck in der zweiten Entgasungsstufe» '

Die bekannten Entgasungsverfahren arbeiten, um die Eigen-verdampfungsrate der zu behandelnden Flüssigkeit möglichst niedrig zu halten, mit relativ geringfügig erhöhten Temperaturen_o Bei diesen niedrigen Temperaturen - in der Regel um 5o C - muss zur Erreichung eines kleinen Restgehaltes an Gas und Feuchtigkeit in de; Flüssigkeit ein Partialdruck durch die Vakuumpumpen erzeugt werden, der, bedingt durch das stark temperaturabhängige Desorptions verhalten, umso kleiner sein muss, je niedriger die..Entgasungstemperatur gewählt wird» Dadurch müssen Vakuumpumpen mit großem Saugvermögen eingesetzt werden, die einmal kostspielig sind und zweitens trotz des niedrigen Dampfpartialdruckes der kühlen Flüssigkeit durch ihr großes Saugvermögen erhebliche Dampjmengen absau ;ien und damit empfindliche Verdampfungs Verluste an oft für den

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Verwendungszweck wesentlichen leicht flüchtigen Bestandteilen verursachen„ Man hat bereits vorgeschlagen, diese Verdampfungsverluste durch Einbau von Kondensatoren zwischen den Behandlungsraum und die Vakuumpumpeinrichtung auszuschließen» Derartige Einbauten erhöhen jedoch den Aufwand für eine Entgasungsanlage erheblich», Außerdem sind die Dämpfe der zu behandelnden Flüssigkeit, z_ffl B. öldämpfe, bei gleichzeitiger Anwesenheit von nicht kondensierbaren Gasen nur schlecht in Kondensatoren niederzuschlagen, so daß trotz des Einbaus kostspieliger Zwischenkondensatoren die Verdampfungsverluste nicht gänzlich beseitigt werden können..

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese !lachteile zu beseitigen und ein Entgasungsverfahren für Flüssigkeiten anzugeben, welches neben einer vorteilhaften Partialdruckerhöhung innerhalb der Entgasungseinrichtung Verluste der zu entgasenden Flüssig keit vermeideto Erfindungsgemäss wird dazu vorgeschlagen, dass die zu entgasende Flüssigkeit in bekannter Weise in einer ersten Entgasungsstufe vorentgast wird, dass die vorentgaste Flüssigkeit anschließend aufgeheizt und nach Beheizung in die zweite Entgasungsstufe übergeleitet wird, dass in der zweiten Entgasungsstufe aus der Flüssigkeit austretende gas- und dampfförmige Anteile in die erste Entgasungsstufe zurückgeführt werden und dass beide Entgasungsstufen über eine gemeinsame Vakuumpumpeinrichtung evakuiert werden»

Durch die Einwirkung des Vakuums auf die in dünner Schicht ausgebreitete Flüssigkeit werden dieser in bekannter Weise in der ersten Entgasungsstufe bis zu 9o % der abzusaugenden Gase und/oder Dämpfe entzogen. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren die auf diese Weise vorentgaste Flüssigkeit'jedoch nach Durchlaufe der ersten Entgasungsstufe stark aufgeheizt» Vorteilhaft erfolgt die Aufheizung auf Temperaturen zwischen 100 bis 120° C₈ jedoch können auch höhere Temperaturen erzeugt werden. Die Aufheizung der Flüssigkeit auf diese Temperaturen ist nur deshalb möglich, weil aufgrund der weitgehenden Entfernung von Sauerstoff in der ersten Entgasungsstufe eine Oxydation der vorentgasten Flüssigkei ausgeschlossen ist»

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Im Unterschied zur ersten Entgasungsstufe treten in der zweiten htgasungsstufe infolge der Zwischenzeit liehen Aufheizung der Flüssigkeit nicht nur die-restlichen Anteile der abzusaugenden

se und Dämpfe aus, sondern erhebliche Teile der zu behandelnden Flüssigkeit fallen nunmehr infolge der erzeugten hohen Temperaturen in Dampfform an_c Obwohl in der zweiten Entgasungsstufe über die gemeinsame Vakuumpumpeinrichtung der gleiche Totaldruck erzeugt worden ist wie in der ersten Behandlungsstufe., wird durch die Überführung eines Teiles der zu behandelnden Flüssigkeit in, die Dampfform infolge der angelegten hohen Temperaturen der Partialdruck der Flüssigkeitsdämpfe in äev zweiten Entgasungsstufe stark gesenkte

Die in der zweiten Entgasungsstufe austretendenFlüssigkeitsdämpfe werden erfindungsgemäss insgesamt in die erste Entgasungsstufe übergeführt, d„ ho die stark erhitzten Flüssigkeitsdäinpfe treffen in-der ersten Stufe auf die relativ kalte, in fein verteiltem Zustand vorliegende Flüssigkeit« Die "kalte" Flüssigkeit der ersten Entgasungsstufe -wirkt dabei in ihrer feinen Verteilung als idealer Kondensator für die Flüssigkeitsdämpfe, die sich restlos niederschlagen« Diese Kondensation bewirkt ihrerseits eine -Partialdruckerhöhung der nicht kondensierbaren Gase in der ersten Entgasungsstufe, de h« eine Komprimierung der abzusaugenden Gas- und Wasserdampf anteile, so daß ein in der Leistung kleiner Pumpsatz ohne weiteres in der Lage ist, die anfallenden Gas- und Dampfnengen abzusaugen,,

Die-Erfindung macht sich damit die Tatsache zunutze, dass durch die Partlaldruckverschiebung durch Kondensation zwischen der zweiten und der ersten Entgasungsstufe infolge der relativ hohen Tempe raturunterschiede ein Pumpeffekt auftritt, weleher in der Effektivität der Saugleistung einer Vakuumpumpe gleichkomrto Eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Entgasungseinrichtung kann daher kostensparend aufgebaut werden und erheblieh vxirtschaft licher arbeiten als die Einrichtungen zur Durchführung der bekannte η Ve r fahren _c

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Die nach Durchlaufen der zweiten Entgasungsstufe aus der Entgasungseinrichtung abgezogene, entgaste Flüssigkeit wird vorteilhaft zur Aufheizung der aus der ersten Entgasungsstufe austretenden Flüssigkeit verwendet"* Durch diese Vorheizung der vorentgasten Flüssigkeit werden erhebliche Energiemengen eingespart und die entgaste Flüssigkeit in zweckmäßiger V/eise auf eine Temperatur gebracht, bei der eine unmittelbare Weiterverarbeitung möglich isto

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann derart aufgebaut sein, dass die Entgasungsstufen übereinanderliegend in einem gemeinsamen Entgasungsbehälter angeordnet sind, und dass zwischen den Entgasungsstufen eine gas- und dampfdurchlässige gegen Flüssigkeitsdurchtritt geschützte Trennwand angeordnet ist, wobei der Evakuierungsanschluß in die erste Entgasungsstufe mündete

Es hat sich bei dieser Anordnung als zweckmäßig erwiesen, dass die Trennwand als ein einen Flüssigkeitssammelraum bildender Zwischenboden mit mindestens einem gegen Flüssigkeitseintritt abgedeckten Durchlass ausgebildet ist»

Ferner erscheint es vorteilhaft, dass die einzelnen Entgasungsstufen in an sich bekannter Weise Raschigringpackungen in Verbindung mit Sprühdüsen zur Verteilung der zu entgasenden Flüssigkeit enthalten ο

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellte

über die Dosierpumpe 1 und die Zuleitung 11 wird die zu entgasende Flüssigkeit in den Entgasungsbehälter 2 transportiert und' dort durch die Sprühdüse 3 auf die erste Entgasungsstufe U verteilt= Der Entgasungsbehälter 2 ist durch die Trennwand 5,die als Auffangtasse für die aus der ersten Entgasungsstufe ¹I austretende Flüssigkeit ausgebildet ist,-geteilt. Die Trennwand 5 weist einen abgedeckten Durchlass 51 zwischen der ersten und der zweiten Entgasungsstufe 4, Io auf. Oberhalb der Trennwand 5 im

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Dc reich' der ersten Entgasung stufe 4 ist cine Le it im™ Gl. ange* ardnctj -xlchc über eine Förderpumpe 6 und \:ärir.etau3eher 7,8 hit der Sprühdüse 9 der zweiten Entgasungss tufe Ic verbunden ist.. An Ende der zweiten Entgasungsstüfe Io ist in der V/an.dung "' des Entgasungsbehälters 2 eine Ableitung21 angeordnet, durch welche die entgaste Flüssigkeit über dieAusförderpumpe 22 und den Wärmetauscher 7 aus dem EntgaLSungsbehälter 2 entnommen wird«

Der Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens soll unter Einbeziehung der als vorteilhaft angegebenen Vorrichtung als Beispiel hier kurz wie folgt beschrieben werden» Die zu entgasende Flüssigkeit wird in kaltem Zustand aus ,einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsbehälter über die Dosierpumpe 1 in den Entgasungsbehälter 2 transportiert und dort durch die Verteilerdüse 3 auf die erste Entgasungsstufe Λ verteilte Die Flüssigkeit breitet sich in der ersten Entgasungsstufe 4, die z_s B₁ aus einer Raschigringschüttung- bestehen kann, in dünnem Film aus und wird in dieser Form der Einwirkung des durch den Vakuumpumpsatz 12, 13 j. 14 erzeugten Vakuums ausgesetzt 0 Der Vakuumpump satz besteht in dem dargestellten Beispiel aus einer Rootspumpe 12. einem Zwischenkondensator mit Vorlage 13 und'einer Gasballastpumpe 14 ₀ Während des Durchlaufens der ersten Entgasungsstufe 4 treten,-ca* 9o % der abzusaugenden Gase und Dämpfe aus der Flüssigkeit aus und werden über den Vakuumpumpsätz 12, 13, 14 entfernt. Die aus der ersten Entgasungsstufe 4 austretende, vorentgaste Flüssigkeit wird von der Trennwand 5 aufgefangen und gesammelt. Über den in der Trennwand 5 angeordneten, abgedeckten Durchlass 51 steht die erste Entgasungsstufe 4 mit der zweiten Entgasungsstufe Io in Verbindung, wobei die Abdeckung des Durchlasses 51 derart angeordnet ist, dass lediglich ein Durchtritt gas- und dampfförmiger Anteile möglich ist0 Die von der Trennwand 5 aufgefangene vorent gaste Flüssigkeit wird von der Förderpumpe 6 durch die Leitung über die Wärmetauscher 7,8 zur' Sprühdüse 9 der zweiten Entgäsungs stufe Io gefördert. Im V/ärme tauscher -8, der z» B. mit einer elektrischen Heizung versehen sein kann, wird die vorentgaste F-lüsnigkoit auf eine Temperatur ca, '1,0Q° C aufgeheizt. Die aus der Cpr-Tadlse 9 austretende, vorentgaste und aufgeheizte-" Flüssigkeit

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rird in dünner Schicht in der z.weiten. Ent gas.ungs stufe y"ltig entgast, wobei über den Durchlass Sl daa gleiche- Vcikuum ui gewendet wird wie in der ersten Entgasungsstufe 4 Infolge der erhöhten Temperaturen treten in der zweiten Entgasungssture Ij 'y.'.zla cx-T- zu entgasenden Flüssigkeit in Dampf form neben den ab'/usaugenden Gas- und Dampf ante ilen aus der Flüssigkeit o.ug und be 7irken bei Aufrechterhaltung des gleichen Totaldruckes eine ?artialdruck Senkung des Flüssigkeitsdanpfes in der z.v/eiten Ent gas ungs ■ stufe Ioο Über den Durchlass 51 in der Trennwand 5 gelangen die ise und Dämpfe aus der zweiten Entgasungsstufe Io in die erste Entgasungsstufe U , wo die dampfförmigen Teile der zu entgasenden Flüssigkeit an der kalten Flüssigkeit kondensieren und: dadurch über eine"Partialdruckerhöhung der nicht kondensierbaren Gase und ',.'as serdamp fanteile ein Komprimieren der Pestgase und Wasserdampfanteile bewirken,. Diese komprimierten Gas- und ".Jasserdarpfeinteile werden dann über den Vakuumpumpsatz 12, 13, 14 aus dem Entgasungsbelullter abgesaugt. Die aus der zweiten Entgaaungs-Otufe Io austretende, "endgültig entgaste Flüssigkeit wird am Ende des Entgasungsbehälters 2 über die Ableitung 21 und die Ausförderpumpe 22 entnommen, !lach Passieren der Ausförderpumpe 22 gelangt die entgaste Flüssigkeit in den Wärmetauscher 7, wo sie auf Gebrauchstemperatur abgekühlt wird_s Dabei wird die überschüssige VJärme an die kalte Flüssigkeit aus der ersten Entgasungsstufe abgegeben und diese vor Eintritt in den V.'ärmet aus eher 8 auf diese ^r.,'ei3e vorgeheizt-. Die entgaste Flüssigkeit wird anschließend den Verbrauchern zugeleitet;

Die angegebene Vorrichtung ist in ihren Merkmalen nur beispielhaft

wiedergegeben= An ihre Stelle kann jede Vorrichtung treten, die

zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werde kann -. .

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Claims

A Ii S P R O- C Ii E

Verfahren zur mindestens'zweistufigen Vakuumentgasung von Flüssigkeiten, dadurch g e k e η η ζ e i c h rie t , dass die zu entgasende Flüssigkeit in bekannter VJeise in einer ersten Entgasungsstufe vorentgast wird, dass die vorentgaste Flüssigkeit anschließend aufgeheizt und in die zweite Entgasungsstufe übergeleitet wird, dass in der zweiten Entgasungsstufe aus der Flüssigkeit austretende gas- und dampfförmige Anteile in die erste Entgasungsstufe zurückgeführt v/erden und dass beide Entgasungsstufen über eine gemeinsame Vakuumpumpeinrichtung evakuiert werden.

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet

dass die vorentgaste Flüssigkeit auf Temperaturen um 100^p C aufgeheizt wird,

3c Verfahren nach Anspruch 1 Und 2, dadurch gekenn ζ ei c h η et, dass die vorentgaste Flüssigkeit auf Temperaturen um 120° C aufgeheizt wird«

Ue Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze i c h η et , dass die aus der zweiten Entgasungsstufe abgezogene entgaste Flüssigkeit zur Vorheizung der aus der ersten Entgasungsstufe in die zweite Entgasungsstufe geleiteten Flüssigkeit verwendet wird ο

5, Vori»iphtüng zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, da du rc ϊν ge k en η ζ e i c h η e t , dass die EntgasüngsStufen (U,lo) übereinanderliegend in einem gemeinsamen Entgasungsbehälter (2) angeordnet sind, und dass zwischen den Entgasungsstufen (4,Io) eine gas- und dampfdurchlässige gegen FlÜssigkeitsdurchtritt geschützte Trennwand (5) angeordnet ist, wobei der Evakuierungsanschluss in die erste Entgasungsstufe mündet.

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Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Trennwand (5) als ein einen Flüssigkeitssammelraum bildender Zwischenboden mit mindestens •einem gegen Flüssigkeitseintritt abgedeckten Durchlass (51) ausgebildet ist.

7„ Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Entgasungsstufen (4,lo) in an sich bekannter V/eise Raschigringpackungen in Verbindung mit Sprühdüsen (3,9) zur Verteilung der zu entgasenden Flüssigkeit enthalten.

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