DE2039962B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückkonzentration eines flüssigen Absorptionsmittels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückkonzentration eines flüssigen Absorptionsmittels aus einer Lösung des Absorptionsmittels und darin gelöstem Stoff durch Erhitzen in einem brennerbeheizten Erhitzer und Verdampfen des gelösten Stoffes, bei dem der aus der Absorptionslösung ausgedampfte Stoff zusammen mit sonstigen aus der Lösung freigewordenen Gasen aus dem Erhitzer abgezogen wird und die freigewordenen Gase mit dem Brennstoff vermischt und verbrannt werden, und bei dem das flüssige, rückkonzentrierte Absorptionsmittel abgezogen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtungen zur Rückkonzentration flüssiger Absorptionsmittel, die zum Trocknen von Gasen eingesetzt werden, sind bekannt. Als Absorptionsmittel werden z. B. wäßrige Lösungen von Triäthylenglykol oder anderen Glykolen eingesetzt. Bei den bekannten Verfahren erfolgt die Rückkonzentration des Absorptionsmittels entweder durch alleinige Wärmezufuhr zu der angereicherten Lösung des Absorptionsmittels oder durch Wärmezufuhr gekoppelt mit einer Trocknung mittels Trockengas. Die Rückkonzentration allein mit Wärmezufuhr ergibt lediglich eine Reinheit von 98 bis 99 Gew.-% des Absorptionsmittels, da infolge der Zersetzungsgefahr der Glykollösungen nur unter der Zersetzungstemperatur liegende Temperaturen in

s der Rückkonzentrationseinrichtung gefahren werden dürfen. In Verbindung mit der Anwendung von Trockengas lassen sich Konzentrationen bis zu 99,99 Gew.-% ohne die Gefahr einer Zersetzung des Glykols erzielen (vgL US-PS 31 05 748).

Gemeinsam ist diesen bekannten Verfahren, daß der aus dem zu reinigenden Gas entfernte verdampfte Stoff, in der Regel Wasser, und insbesondere zusätzlich zu dem Stoff gelöste Gase in die Atmosphäre freigegeben werden, die dadurch zur Luftverschmutzung beitragen.

is Darüberhinaus erfordern die bekannten Verfahren re'ativ großes Wärmeenergiemengen für die Verdampfung des gelösten Stoffes.

In dem älteren deutschen Patent 17 69 990 ist auch bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art geschützt, bei dem Gase und Dämpfe am Kopf einer Absorbersäule abgezogen und in der Brennereinrichtung verbrannt werden. Eine Freigabe in die Atmosphäre, die eine Umweltverschmutzung zur Folge hätte, wird bei diesem Verfahren somit vermieden. Die Einhaltung'

eines bestimmten Druckes bei der Rückkonzentration des Absorptionsmittels ist jedoch nicht Gegenstand des Schutzes in dem genannten älteren Patent Aus diesem ergibt sich vielmehr, daß bei dem darin geschützten Verfahren das bei der Absorption unter hohem Druck stehende Absorptionsmittel zum Zweck der Rückkonzentration auf Atmosphärendruck entspannt wird, so daß die für die Rückkonzentration durchgeführte Erhitzung bei Atmosphärendruck stattfindet Der Erfindung liegt ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückkonzentration von flüssigem Absorptionsmittel vorzuschlagen, die eine Luftverschmutzung durch in die Atmosphäre abgegebene gasförmige Produkte auf ein Minimum herabsetzen und einen erheblich geringeren Energiebedarf in Form von Wärme haben.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art aus und schlägt vor, daß während des Verdampfungsvorganges der Gesamtdruck in dem Erhitzer unter den Atmosphärendruck abgesenkt wird.

Aufgrund der bei Drücken unter dem Atmosphärendruck stattfindenden Rückkonzentration des Absorptionsmittels lassen sich der Umfang der hierzu

so erforderlichen Anlage und der Verbrauch an Brennstoff und/oder Trenngas erheblich vermindern. Durch die Verbrennung der aus dem rückkonzentrierten Absorptionsmittel freigewordenen Gase wird eine Luftvergiftung unterbunden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beinhaltet einen brennerbeheizten, eine Brennkammer enthaltenden Erhitzer mit einem Flüssigkeitseinlaß für das zu konzentrierende Absorptionsmittel und mit einem Dampfauslaß für den aus dem Absorptionsmittel freigewordenen Dampf und ggf. weitere Gase.

Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung dahingehend ausgestaltet, daß in der Brennstoffzuleitung zur Brennkammer ein vom Brennstoff durchströmter Strahlejektor angeordnet ist, und daß der Dampfauslaß des Erhitzers an den Einlaß zum Saugraum des Strahlejektors angeschlossen ist Durch diese Vorrichtung kann auf vorteilhafte und

einfache Weise die Zuführung der aus dem Absorptionsmittel freigewordenen Gase und Dämpfe zur Brennereinrichtung und die Absenkung des Druckes im Erhitzer unter den Atmosphärendruck bewerkstelligt werden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der ausgedampfte Stoff kondensiert und aus den freigewordenen Gasen vor deren Eintritt in die Brennereinrichtung abgezogen wird. Hierzu wird zwischen den Dampfauslaß der; Erhitzers und den Saugrauvn des Strahlejektors ein Kondensator und ein nachgeschaltetes Auffanggefäß mit einem Dampfauslaß und einem Flüssigkeitsauslaß eingeschaltet, wobei der Dampfauslaß des Auffanggefäßes an den Saugraum des Strahlejektors angeschlossen ist. Durch diese Maßnahme werden der Brennereinrichtung praktisch nur die aus dem Absorptionsmittel freigesetzten brennbaren Gase zugeführt, die zur Verbesserung der Wärmeenergie Bilanz führen, während das Kondensat, das in der Hauptsache aus Wasser besteht, anderweitig abgeführt werden kann.

Bevorzugte Ausfühningsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Trocknung von Gas, die eine Vorrichtung zur Rückkonzentration nach der Erfindung umfaßt;

F i g. 2 eine schematische Darstellung der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung zur Rückkonzentration;

F i g. 3 einen Schnitt durch einen in der Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2 eingesetzten Strahlejektor, und

Fig.4 eine schematische Darstellung einer modifizierten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist eine Anordnung zur Trocknung von Gas dargestellt, die eine erfindunsgemäße Einrichtung zur Rückkonzentration flüssiger Absorptionsmittel umfaßt Die dargestellte Anordnung zur Gastrocknung ist ähnlich den hierfür bekannten Anordnungen ausgebildet und umfaßt eine Rückkonzentrationseinrichtung, die im ganzen mi¹. IO bezeichnet ist, sowie einen Absorber 12. Der Absorber 12 ist von üblicher Ausführung und dient dazu, das flüssige Absorptionsmittel und das zu trocknende Gas in innigem Kontakt miteinander zu bringen. Insbesondere enthält der Absorber 12 eine Anzahl der Üblichen Dampf-Flüssigkeit-Kontaktschalen. Er kann jedoch auch in bekannter Weise mit Packungsmaterial gefüllt sein, durch welches ein inniger Kontakt zwischen dem nach unten strömenden Absorptionsmittel und dem aufsteigenden Gas bewirkt wird. Der Absorber 12 wini mit einem höchst möglichen Druck betrieben, da die in einer gegebenen Menge an flüssigem Absorptionsmittel absorbierbare Wassermenge mit zunehmendem Druck steigt.

Das feuchte Gas tritt in den Absorber 12 über eine Leitung 14 am oder nahe am Boden des Absorbers 12 ein. Das rückkonzentrierte flüssige Absorptionsmittel tritt in den Absorber 12 über eine Leitung 16 an oder in der Nähe der Spitze ein. Es strömt im Absorber 12 nach unten über die Dampf-FIüssigkeit-Kontakttröge oder das im Absorber 12 angeordnete Packungsmaterial und gerät somit mit dem aufsteigenden feuchten Gas in Berührung. Der in dem Gas enthaltene Wasserdampf wird durch das flüssige Absorptionsmittel absorbiert und das an der Spitze des Absorbers 12 anlangende trockene Gas verläßt den Absorber über eine Auslaßleitung 18. Die Lösung des flüssigen Absorptionsmittels mit dem darin t ithaltenen Wasser wird im Bodenbereich des Absorbers 12 gesammelt und vßrläßt diesen über eine gewöhnliche Einrichtung zur Flüsügkeitsstandkontrolle und eine nicht gezeigte Drosseleinrichtung in die Leitung 20, Die Leitung 20 führt die s wasserreiche Lösung des flüssigen Absorptionsmittels zur Rückkonzentrationseinrichtung 10, in der das gelöste Wasser verdampft und von dem Absorptionsmittel abgetrennt wird, so daß dessen Konzentration erneut steigt Das rückkonzentrierte Absortionsmittel ίο wird aus der Rückkonzentrationseinrichtung 10 über eine Leitung 22 von einer Pumpe 24 abgesaugt Die Pumpe 24 erhöht den Druck des Absorptionsmittels und drückt dieses über eine Leitung 16 in den Absorber 12 ein. Auf diese Weise wird das flüssige Absorptionsmittel kontinuierlich im Kreislauf durch den Absorber 12, in dem das Wasser von dem Absorptionsmittel unter relativ hohem Druck absorbiert wird, und durch die Rückkonzentrationseinrichtung 10 be.^;, relativ niedrigem Druck geführt so daß das in dem Absorptionsmittel enthaltene Wasser verdampft und von dem Absorptionsmittel abgetrennt wird.

Ein Strom von Brenngas, der ein Teil des aus dem Absorber 12 in die Leitung 18 austretenden trockenen Gasstromes sein kann, strömt in einer Leitung 58. Diese

führt den Brenngasstrom zum Einlaß eines Strahicjek tors 56, der nachfolgend noch beschrieben wird.

Der Saugraum des Strahlejektors 56 steht über eine Leitung 55 mit dem Dampfauslaß eines Wasserauffanggefäßes 52 in Verbindung. Die Einlaßleitung des Wasserauffanggefäßes 52 ist über eivie Leitung 50 mit einem Kondensator 48 verbunden, der seinerseits mit dem Wasser- und anderen Dampfauslaß der Rückkonzentrationseinrichtung 10 über eine Leitung 46 in Verbindung steht Die Auslaßseite des Strahlejektors 56 ist mit einem Gasbrenner 28 verbunden. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, werden durch den den Strahlejektor 56 strömenden Gasstrom Wasser und sonstige Dämpfe, die in der Rückkonzentrationseinrichtung 10 entstehen, abgezogen und der in dieser -to Einrichtung herrschende Druck unter Atmosphärendruck abgesenkt Der Wasserdampf wird in dem Kondensator 48 kondensiert und aus dem Wasserauffanggefäß 52 über eine Leitung 53 abgezogen. Die sich in dem Wasserauffanggefäß 52 sammelnden Dämpfe vermischen sich mit dem Brenngasstrom im Strahlejektor 56 und werden zusammen mit dem Bi anngas in der Brennkammer 28 verbrannt. Die Rückkonzentrationseinrichtung 10 arbeitet somit bei reduziertem Druck, der im Betrieb des Strahlejektors 56 aufrechterhalten wird. so Da die zur Verdampfung des im Absorptionsmittel absorbierten Wassers erforderliche Wärmemenge und die Größe der Rückkonzentrationseinrichtung mit abnehmendem Druck geringer weiden, ergibt sich, daß durch den erfindungsgemäßen Vorschlag hinsichtlich der Installation und des Betriebes ein erheblich wirtschaftlicheres Verfahren und eine wirtschaftlichere Einrichtung erzielbar sind. Da außerdem das Wasser und die übrigen, aus dem flüssigen Absorptionsmittel freigesetzten Dämpfe in der erfindungsgemäuen Einen richtung verwendet bzw. mit dem Brenngas verbrannt werden, gelargen in die Atmosphäre nur Verbrennungsprodukte und verhindern somit deren Vergiftung.

Wie für den Fachmann bekannt ist Ifcßt sich zur Trocknung von Gas oder zur Verhinderung der Bildung von Hydraten in wasserhaltigen Gasströmen eine ganze Reihe anderer Anordnungen einsetzen, als diejenige, die in Fig. 1 gezeigt ist und gewöhnlich hierfür verwendet wird. Beispielsweise wird sehr häufig auch eine Lösung

eines flüssigen Absorptionsmittels in einen Gasstrom vor dessen Rückkühlung eingespritzt, um darin enthaltene flüssige Kohlenwasserstoffe zu gewinnen und die Bildung von Hydraten in der Kühleinrichtung zu verhindern. Bei diesen und sonstigen Systemen wird das Absorptionsmittel, das Wasser oder einen sonstigen Stoff gelöst enthält, von dem Gasstrom separiert und rückkonzentriert Das rückkonzentrierte Absorptions mittel wird erneut in den Kreislauf eingeführt und mit dem Gasstrom in Kontakt gebracht.

Es zeigt sich also, daß die erfindungsgemäße Rückkonzentrationseinrichtung für flüssige Absorptionsmittel in jeder der verschiedenen Anordnung zur Trocknung von Gasströmen oder zur Verhinderung der Bildung von Hydraten in solchen Gasströmen eingesetzt werden kann.

In Fig. 2 ist die Rückkonzentrationseinrichtung aus F i g. I näher erläutert. Sie besteht aus einem Erhitzer 26 mit einem gewöhnlichen, darin angeordneten Brenner 28 und einer Brennkammer 30, die die darin enthaltene Menge 64 an flüssigem Absorptionsmittel erhitzen. Zusätzlich enthält der Erhitzer 26 eine Kontaktsäule 32. in der ein Abschnitt 34 mit gewöhnlichen Dampf-Flüssigkeit-Kontaktschalen versehen ist. oder die mn gewöhnlichem Packungsmaterial angefüllt ist, um einen innigen Kontakt zwischen nach oben strömenden Dämpfen und dem nach unten strömenden flüssigen Absorptionsmittel hervorzurufen. Unterhalb des Erhitzers 26 ist ein Akkumulator 36 angeordnet, der mit dem Erhitzer 26 über eine Leitung 38 verbunden ist. Die Leitung 38 ragt vertikal ein Stück in den Erhitzer 26 hinein (F i g. 2). so daß in dem Erhitzer 26 ein bestimmtes Flüssigkeitsniveau über der Brennkammer 30 aufrechterhalten wird.

Innerhalb des Akkumulators 36 ist eine Wärmetauscherschlange 40 üblicher 3auart angeordnet. An die Zuleitung zur Wärmetauscherschlange 40 ist eine Leitung 42 angeschlossen, während eine Leitung 44 den Auslaß aus der Wärmetauscherschlango 40 mit einem Anschluß in der Nähe der Spitze der Kontaktsäule 32 verbindet. Eine Leitung 46 ist an einem Dampfausiaß an der Spitze der Kontaktsäuie 32 einerseits und andererseits an einen Kondensator 48 angeschlossen. Der Kondensator 48 kann ein gewöhnlicher Kühlapparat sein, der entweder bei Atmosphärendruck oder durch Zuführung von Energie arbeitet und der die Kondensation des durch die Leitung 46 strömenden Wassers oder sonstiger gelöster Dämpfe bewirkt. Zwischen dem Auslaß des Kondensators 48 und dem Einlaß zum Wasserauffanggefäß liegt eine Leitung 50. In dieser Leitung 5t ist ein Rückschlagventil 57, stromaufwärts vom Wasserauffanggefäß 52 angeordnet.

Das Wasserauffanggefäß 52 enthält einen Flüssigkeitsstandüberwacher 51, der von jeder bekannten Art. z. B. pneumatisch oder elektrisch, sein kann und dazu dient, ein pneumatisches oder elektrisches Signal abzugeben, das der Höhe des Flüssigkeitsstandes in dem Gefäß 52 proportional ist. Außerdem ist in einer Leitung 53, die an den Flüssigkeitsauslaß des Auffanggefäßes 52 angeschlossen ist, ein pneumatisch oder elektrisch betätigtes Steuerventil 54 angeordnet Die Betätigung dieses Steuerventils 54, d_ h. dessen öffnen oder Schließen, erfolgt in Abhängigkeit und Obereinstimmung mit dem von dem Flüssigkeitsstandüberwacher51 gegebenen Signal.

Ein Dampfausiaß an der Oberseite des Auffanggefäßes 52 steht über eine Leitung 55 mit dem Saugraum des Strahlejektors 56 in Verbindung. Der Strahlejektor 56

wird über eine Leitung 58 auf seiner Zuführseite mit trockenem Gas versorgt, während die Auslaßseite des Strahlejektors 56 mit dem Brenner 28 über eine Leitung 60 in Verbindung steht. Eine Leitung 63 verbindet die Leitungen 58 und 50 und enthält ein gewöhnliches, pneumatisch oder elektrisch betätigtes Steuerventil 65. Ein weiteres, pneumatisch oder elektrisch betätigtes Steuerventil 67 ist in der Leitung 60 angeordnet. Die Betätigungseinrichtungen dieser Steuerventile 65 und 67 öffnen und schließen ebenfalls ihre zugeordneten Ventile in Abhängigkeit und Übereinstimmung mit dem durch den Flüssigkeitsstandüberwacher 51 gegebenen Signal.

Zur Überwachung der Temperatur des im Erhitzer 26 enthaltenen flüssigen Absorptionsmittels 64 ist an dem Erhitzer ein gewöhnliches pneumatisch oder elektrisch wirkendes Temperaturüberwachungsgerät 59 vorgesehen. Durch dieses Temperaturüberwachungsgerät 59 vorgesehen. Durch diese Temperaturüberwachungsgerät 59 wird ein gewöhnliches Brenngas-Steuerventil 61 in der Leitung 58 gesteuert.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Rückkonzentrationseinrichtung ist folgende:

Durch die Leitung 42 strömt ein Strom von flüssigem Absorptionsmittel und darin gelöstem Stoff, die getrennt und dadurch rückkonzentriert werden sollen in die Wärmetauscherschlange 40 im Akkumulator 36. Im Akkumulator 36 wird eine bestimmte Menge an heißem rückkonzentrierten flüssigen Absorptionsmittel 62 gehalten, so daß dem durch die Wärmetauscherschlange 40 zugeführten relativ kühlen Strom an Absorptionsmittel und darin gelöstem Stolf aus dem bereits rückkonzentrierten Absorptionsmittel Wärme zugeführt wird. Die auf diese Weise vorgewärmte Lösung verläßt die Wärmetauscherschlange 40 und strömt über die Leitung 44 zur Kontaktsäule 32, aus der sie unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Erhitzer 26 gelangt und dort die angedeutete Menge 64 an flüssigem Absorptionsmittel plus darin gelösten Stoff bildet.

Durch die Leitung 58. durch den Strahlejektor 56 und über die Leitung 60 zum Brenner 28 strömt flüssiger oder gasförmiger Brennstoff. Dieser wird im Brenner 28 bzw. in der Brennkammer 30 verbrannt und dadurch dem Erhitzer 26 und der darin befindlichen Lösung 64 Wärme zugeführt. Das Temperaturüberwachungsgerät 59 und das von diesem gesteuerte Steuerventil 61 stellen den Brennstoffzustrom zum Brenner 28 so ein, daß eine vorbestimmte Temperatur in der Lösung 64 im Erhitzer 26 aufrechterhalten wird. Bei der Erhitzung dieser Lösung 64 wird der darin enthaltene gelöste Stoff und sonstige darin absorbierte Gase verdampft und freigesetzt. Diese weiteren, aus der Lösung freigesetzten Gase sind kleine Mengen der in dem Gasstrom enthaltenen Komponenten, der mit dem flüssigen Absorptionsmittel in Kontakt gebracht wird. So wird z. B. bei Anwendungen zur Trocknung von Gas oder zur Verhinderung der Bildung von Hydraten in Gasströmen das flüssige Absorptionsmittel, gewöhnlich eine wäßrige Glykoliösung, mit dem Gasstrom bei relativ hohem Druck in Kontakt gebracht Zusätzlich zu dem zu entziehenden Wasserdampf absorbiert dann das flüssige Absorptionsmittel kleine Mengen an anderen Komponenten im Gasstrom, wie z. B. Methan und Äthan. Diese Gase werden dann in dem Erhitzer 26 als Ergebnis der Druckreduzierung und aufgrund der übertragenen Wärme freigegeben.

Der verdampfte, vorher absorbierte Stoff und die weiteren Gase strömen nach oben durch den Packungs-

abschnitt 34 der Kontaktsäule 32, wo sie mit dem flüssigen Absorptionsmittel und dem aufgelösten Stoff, die nach unten strömen, in Kontakt gebracht werden. Der innige Kontakt zwischen dem aufwärtsströmenden Gemisch an verdampftem Stoff und sonstigen Gasen und der flüssigen Absorptionslösung zeitigt zwei wünschenswerte Ergebnisse. Das erste besteht darin, daß der heiße Dampf- und Gasstrom bereits absorbierten Stoff aus der eintretenden flüssigen Absorptionslösung abscheidet. Das zweite darin, daß die eintretende flüssige Absorptionslösung ihrerseits absorbierende Dämpfe, die von dem freigegebenen Stoff und den Gasen mitgerissen werden, wieder aufnimmt. Mit anderen Worten, die Kontaktsäule 32 bewirkt eine saubere Trennung der miteinander in Berührung kommenden Stoffe in verdampften Stoff und sonstige Gase auf der einen Seite und flüssiges Absorptionsmittel auf der anderen Seite, sowie eine Abscheidung einiger der in der eintretenden Absorptionslösung enthaltenen Mengen an gelöstem Stoff.

Das Dampf- und Gasgemisch gelangt aus der Kontaktsäule 32 in die Leitung 46, die es in den Kondensator 48 führt. Dort werden die Dämpfe auf den Kondensationspunkt abgekühlt, so daß der bisher dampfförmige Stoff flüssig wird. In dem Falle, wo das flüssige Absorptionsmittel eine wäßrige Glykollösung und der Stoff Wasserdampf ist, kondensiert letzterer bei atmosphärischen Bedingungen, so daß in diesem Fall ein atmosphärisch betriebener Kühler oder Kondensator ausreichend ist.

Aus dem Kondensator 48 gelangt das nunmehr kondensierte Gemisch an Stoff und sonstigen Gasen über die Leitung 50 in das Auffanggefäß 52. Der kondensierte Stoff, z. B. das Wasser wird aus diesem Gefäß über die Leitung 53 abgezogen und einer Entwässerung zugeführt, oder es wird auf die im folgenden beschriebene Weise weiterbehandelt. Wenn der Flüssigkeitsstand im Auffanggefäß 52 ein bestimmtes Niveau erreicht, erzeugt der Flüssigkeitsstandüberwacher 51 ein Signal, durch welches die Steuerventile 54,65 und 67 betätigt werden. Dieses Signal bewirkt das öffnen des Steuerventils 54 und des Steuerventils 65 sowie das Schließen des Steuerventils 67. Durch das öffnen des Steuerventils 65 gelangt Brenngas mit relativ hohem Druck in das Auffanggefäß 52. während durch das Schließen des Steuerventils 67 der Brenngaszustrom zum Brenner 28 unterbrochen wird. Durch das Öffnen des Steuerventils 54 dagegen wird die im Auffanggefäß 52 enthaltene Flüssigkeit in die Leitung 53 eingelassen. Das Rückschlagventil 57 verhindert, daß Brenngas durch die Leitung 50 strömt Auf diese Weise bewirkt somit der Flüssigkeitsstandüberwacher 51 einen Druckanstieg des Brenngases im Auffanggefäß 52 und damit ein gewaltsames Ausdrucken der Flüssigkeit aus diesem Gefäß in die Leitung 53, sobald der Flüssigkeitsstand im Auffanggefäß 52 ein vorbestimmtes Niveau erreicht Selbstverständlich lassen sich anstelle des eben beschriebenen Verfahrens zum Ausdrucken der Flüssigkeit aus dem Auffanggefäß 52 eine große Anzahl anderer gleichartig wirkender Einrichtungen einsetzen.

Die in das Auffanggefäß 52 eintretenden Dämpfe oder Gase strömen durch die Leitung 55 in den Saugstrom des Strahlejektors 56, wo sie sich mit dem Brenngasstrom mischen. Sie werden dann zusammen mit dem Brenngas im Brenner 28 verbrannt

Das flüssige Absorptionsmittel das aus der Kontaktsäule 32 austritt, sammelt sich im Erhitzer 26, in dem es in der vorstehend geschilderten Weise rückkonzentriert wird. Von dort gelangt es dann durch die Leitung 38 in den Akkumulator 36, wo es durch den Wärmeaustausch mit der in der Wärmetauscherschlange 40 einströmenden Absorptionsmittellösung abgekühlt wird. Schließ-Hch wird das gekühlte, ruckkonzentrierte flüssige Absorptionsmittel vom Akkumulator 36 durch eine Leitung 22 abgezogen.

In Fig.3 ist der Strahlejektor 56 im einzelnen dargestellt. Er besitzt im wesentlichen die übliche

ίο Gestalt und Ausführung und umfaßt eine Zuströmdüse 66, die innerhalb eines Saugraumes 68 angeordnet ist. An den Saugraum 68 schließt sich ein als Venturirohr gestalteter Diffusor 70 an. Die Zuströmleitung 58 ist in einen Befestigungsflansch 72 eingeschraubt, der mit der Zuströmdüse 66 und dem Saugraum verbunden ist. Die Leitung 60 ist an die Auslaßseite 74 des Diffusors 70 auf übliche Weise angeschlossen, während die Leitung 55 mit dem Einlaß 76 des Saugraumes 68 verbunden ist. Der durch die Leitung 5S lusirüiiieiiue Bi ennsiöff wird aus der Zuströmdüse 66 in einem Strahl hoher Geschwindigkeit quer durch den Saugraum 68 in den Diffusor 70 eingesprüht. In dem Diffusor 70 wird die Geschwindigkeitsenergie des Brennstoffstrahles in Druckenergie umgewandelt, wodurch der Druck in der Saugkammer 68 abgesenkt wird. Diese Druckabsenkung bewirkt eine Evakuierung des Saugraumes 68 und damit ein Ansaugen des darin enthaltenen Gases in den Brennstoff. Durch diese kontinuierliche Evakuierung im Saugraiim 68 werden die im Auffanggefäß 52, in der Leitung 50, im Kondensator 48, in der Leitung 46, im Erhitzer 26 und im Akkumulator 36 (F i g. 2) enthaltenen Dämpfe oder Gase kontinuierlich abgesaugt. Mit anderen Worten, der durch den Saugraum des Ejektors 56 gejagte Brennstoff erzeugt Unterdruckbedingungen in der Rückkonzentrationseinrichtung 10. Dies ist, wie vorstehend schon erwähnt, deshalb von Vorteil, weil zur Verdampfung des in dem Absorptionsmittel absorbierten Stoffes bei Unterdruck weniger Wärme als bei Atmosphärendruck oder höheren Drücken benötigt wird. Es hat sich gezeigt, daß die in F i g. 2 schematisch dargestellte Einrichtung bei Drücken bis herunter zu 239 mm Hg unter Verwendung eines gewöhnlichen Strahlejektors, wie er vorstehend beschrieben ist, betrieben werden kann. Darüber hinaus werden nunmehr der verdampfte Stoff und die weiteren Gase aus der Kontaktsäule 32 nicht mehr wie bisher in die Atmosphäre ausgestoßen, sondern kondensiert und weiterverarbeitet bzw. mit dem Brennstoffstrom im Strahiejektor 56 vermischt und im Brenner 28 verbrannt Auf diese Weise gelangen lediglich Verbrennungsprodukte in die Atmosphäre. Zu diesen Vorteilen kommt hinzu, daß das in F i g. 2 dargestellte System eine Rückkonzentration einer wäßrigen Glykollösung auf höhere Reinheitsgrade erlaubt, als dies mit vergleichbaren Systemen der bekannten Art der Fall war. Dies beruht darauf, daß in die Lösung mehr Wärme eingeführt werden kann, so daß als Folge davon bei dem aufrechterhaltenen niedrigen Druck ohne Zersetzung des Glykols mehr an darin absorbiertem Stoff verdampft, als dies bei atmosphärischem Druck oder darüber der Fall wäre.

In Fig.4 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt, die im ganzen mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet ist Diese besteht im wesentlichen aus einem Erhitzer 82 mit einer Brennanordnung 84 und einer Kontaktsäule 86, die im wesentlichen der Kontaktsäule 32 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entspricht

Unterhalb des Erhitzers 82 ist ein Akkumulator 90 angeordnet und zwischen dem Erhitzer 82 und dem Akkumulator 90 verläuft eine Separiersäule 92. Die Separiersäule 92 ragt vertikal in den Erhitzer 82 ein Stück hinein, um darin einen bestimmten Flüssigkeitsstand an flüssigem Absoi ptionsmittel plus gelöstem Stoff 94 aufrechterhalten.

Die Separiersäule 92 ist von üblicher Ausführung und Gestaltung und enthält einen Abschnitt 96, der Dampf-Flüssigkeits-Kontaktschalen oder Packungsmaterial enthält und einen innigen Kontakt des abwärtsströmenden flüssigen Absorptiosmittels plus gelöstem Stoff mit dem aufwärtsströmenden Trenngas bewirkt.

In dem Akkumulator 90 und in der Spitze der Kontaktsäule 86 sind Wärmetauscherschlangen 98 bzw. 100 angeordnet. Unterhalb der Wärmetauscherschlagen 100 enthält die Kontaktsäule 86 ebenfalls Dampf-Flüssigkeits-Kontaktschalen oder Packungsmaterial. An den Einlaß der Wärmetauscherschlange 100 ist eine Leitung iö2 angeschlossen, weiche die Absurpüuiisiüsuiig iii die Rückkonzentrationseinrichtung einführt. An den Auslaß der Wärmetauscherschlange 100 ist eine Leitung 104 angeschlossen, die zum Einlaß der Wärmetauscherschlange 98 führt. Dessen Auslaß steht wiederum über eine Leitung 106 mit einem Einlaß an der Spitze der Kontaktsäule 86 in Verbindung. Zum Abzug des rückkonzentrierten flüssigen Absorptionsmittels aus dem Akkumulator 90 dient eine Leitung 108.

An einen Auslaß von der Spitze der Kontaktsäule 86 ist eine Leitung 110 angeschlossen, die zu einem Kondensator 112 führt. Eine Auslaßleitung 116 führt von dem Kondensator 112 zu einem Flüssigkeitsauffanggefäß 114 und enthält ein übliches Rückschlagventil 117.

Das FlUssigkeitsauffanggefäß 114 weist einen Flüssigkeitsstandüberwacher 118 auf, der von üblicher Bauart, z. B. pneumatisch oder elektrisch wirkend ist und dazu dient, ein dem Flüssigkeitsstand im Auffanggefäß 114 proportionales Signal zu erzeugen. Entsprechend ist in einer Leitung 120, die zum Auslaß des Flüssigkeitsauffanggefäß 114 führt, ein pneumatisch oder elektrisch betätigtes Steuerventil 121 angeordnet, das in Abhängigkeit von und in Übeifinstimmung mit dem von dem Flüssigkeitsstandüberwacher 118 gegebenen Signal geöffnet oder geschlossen wird.

Der Dampfauslaß aus dem Flüssigkeitsauffanggefäß 114 steht mit dem Saugraum eines Strahlejektors 122 über eine Leitung 124 in Verbindung. Der Strahlejektor ist von gleicher Art und Konstruktion wie der vorstehend beschriebene Strahlejektor 56. Er wird über eine Leitung 126 mit Brenngas beaufschlagt. Seine Abströmseite steht über eine Leitung 128 mit der Feuerung 84 in Verbindung. Eine Leitung 113 verbindet die Leitungen 126 und 116 und enthält ein pneumatisch oder elektrisch betätigtes Steuerventil 115. In gleicher Weise ist in der Leitung 128 ein pneumatisch oder elektrisch betätigtes Steuerventil 119 angeordnet Diese Ventile werden in Abhängigkeit von und in Übereinstimmung mit den von dem Flüssigkeitsstandüberwacher 118 abgegebenen Signalen geöffnet oder geschlossen.

Eine Temperaturüberwachung in Gestalt eines Temperaturüberwachungsgerätes 130 und eines davon gesteuerten Brennstoffsteuerventils 132 dient zur Steuerung der über den Ejektor 122 der Feuerung 84 zugeführten Brennstoffmenge, um in der Menge 34 an flüssigem Absorptionsmittel plus gelöstem Stoff im Erhitzer 82 eine vorbestimmte Temperatur aufrechtzuerhalten. Das Temperaturüberwachungsgerät 130 ist im Erhitzer 82 selb« angeordnet, um die Temperatur der Lösung zu ermitteln, während das Brennstoffsteuerventil 132 in der Leitung 126 liegt. Eine Leitung 134 verbindet die Brennstoffversorgungsquelle mit einer Trenngasleitung 136. In dieser Leitung 134 ist Schließventil 138 vorgesehen.

Mit der Leitung 128 und der Trenngasleitung 136 steht eine Leitung 140 in Verbindung, die ebenfalls ein

ίο Schließventil 142 enthält. Die Trenngasleitung 136 verläuft durch den Mantel des Erhitzers 82 in die Separiersäule 92 und endigt in deren unterem Bereich.

Beim Betrieb der Einrichtung wird ein Strom von flüssigem Absorptionsmittel plus darin gelöstem Stoff über die Leitung 102 in die Wärmetauscherschlange 100 geführt. Dort erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dieser durchströmenden Lösung und dem in d.r Kontaktsäule 86 aufsteigenden heißen Dampf-Gasgemisch. Die Wärmetauscherschlange 100 dient somit zur

Λ> Vorwärmung der zu behanueliiueii AuSOi'piiünsiüSUfig, gleichzeitig aber zur Kühlung des c'-irch die Kontaktsäule 86 aufsteigenden Dampf-Gasgemisches an frei gewordenem Stoff plus anderen Gasanteilen. Dadurch werden bereits gewisse Anteile des frei gewordenen, dampfförmigen Stoffes kondensiert und in der Kontaktsäule 86 rückgeführt.

Aus der Wärmetauscherschlange 100 gelangt die zu behandelnde Absorptionslösung über die Leitung 104 in die Wärmetauscherschlange 98 im Akkumulator 90. Dort wird eine bestimmte Menge an rückkonzentriertem flüssigem Absorptionsmittel 144 gehalten. Diese Menge überträgt Wärme an die durch die Wärmetauscherschlange 98 strömende Absorptionslösung. Die so vorerhitzte Lösung gelangt nunmehr aus der Wärmetauscherschlange 98 über die Leitung 106 in die Kontaktsäule 86. Während sie darin herabströmt, gelangt sie mit dem aufsteigendem Dampf-Gasgemisch erneut in Berührung, wodurch wieder ein Anteil des gelösten Stoffes abgetrennt und verdampft wird. Die im Erhitzer 82 erzeugten Gase und der frei gewordene dampfförmige Stoff werden aus der flüssigen Lösung auf übliche Art und Weise separiert. Die Al-orptionslösung gelangt nunmehr unter dem Einfluß der Schwerkraft aus der Kontaktsäule 86 in den Erhitzer 82 und bildet dort die Menge 94. In dem Erhitzer 82 wird ihr von der Feuerung 84 her Wärme zugeführt, so daß ein merklicher Anteil des gelösten Stoffes verdampft und die Lösung dort bereits teilweise rückkonzentriert wird. Die teilweise rückkonzentrierte Absorptionsiösung

so gelangt in das offene Ende 146 der Separiersäule 92 und fließt dort unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Akkumulator 144. In den unteren Bereich der Separiersäule 92 strömt durch die Trenngasleitung 136 Trenngas ein, dessen Herkunft anschließend noch erläutert wird Das Trenngas wird durch Wärmeaustausch mit der im Erhitzer 82 enthaltenen Menge 94 an heißem Absorptionsmittel vorgewärmt und strömt aus dem offenen Ende 148 der Trenngasleitung 136 in die Separiersäule 92 aus. Dort strömt es nach oben und gerät in innigen Kontakt mit der teilweise rückkontrierten Absorptionslösung, die in der Separiersäule 92 abwärts fließt Durch diesen Kontakt wird der Rest an in der Lösung enthaltenem gelösten Stoff abgetrennt und das Absorptionsmittel dadurch weiter rückkonzentriert Der separierte und verdampfte Stoff strömt daraufhin zusammen mit dem Trenngas durch die Separiersäule 92 in den Erhitzer 82, wo sich das Gemisch mit dem dort vorhandenen Gas-Dampfgemisch vermengt _;

Das rückkonzentrierte flüssige Absorptionsmittel, das aus der Separiersäule 92 austritt, sammelt sich ala flüssiges Absorptionsmittel 144 im Akkumulator 90. Wie bereits erläutert, wird das Absorptionsmittel 144 durch die in die Wärmetauscherschlange 98 eintretend';, noch nicht separierte Absorptionslösung gekühlt, schließlich wird das gekühlte rückkonzentrierte Absorptionsmittel aus dem Akkumulator 90 durch eine nicht dargestellte Pumpe über die Leitung 108 abgezogen und dem weiteren Verwendungszweck zugeführt.

Durch die Leitung 126, das Steuerventil 132 und die Leitung 124 strömt aus einer Brennstoffversorgungsquelle trockenes Brenngas in den Strahlejektor 122. Im Ejektor 122 vermischt sich das Brenngas mit dem durch die Leitung 124 aus dem Auffanggefäß 114 herangeführ- ι* ten Dämpfen, woraufhin das Gemisch über die Leitung 128 in den Brenner gelangt und in der Feuerung 84 zur Erzeugung der für die Erhitzung der Absorptionslösung 94 im Erhitzer 82 notwendigen Wärme verbrannt wird.

ivic f τ iriCütlgSWciac ucS liJciitörS ί Λ.Λ iSi ίΤΓιί

derjenigen des vorstehend erläuterten Ejektors 56 identisch. i)urch den Ejektor 122 werden wie sich im Auffanggefäß 114, in der Leitung 116, im Kondensator 112, in der Leitung 110, im Erhitzer 82 und im Akkumulator 90 ansammelnden Dämpfe abgezogen und der Gesamtdruck in diesem System gesenkt. Das Trenngas, der aus dem Absorptionsmittel ausgedampfte Stoff und sonstige Gase, die sich im Erhitzer 82 sammeln, werden durch die Kontaktsäule 86 in die Leitung 110 eingesaugt. V in dieser Leitung aus durchströmen sie den Kondensator 112, in dem der ausgedampfte Stoff kondensiert. Auch in diesem System kann der Kondensator 112 ein gewöhnlicher Kühler sein, der entweder atmosphärisch oder durch Zuführung mechanischer Energie arbeitet. Aus dem Kondensator 112 gelangen die Gase und der kondensierte Stoff über die Leitung 116 in das Flüssigkeitsauffanggefäß 114. Dort wird der verflüssigte Stoff über die Leitung 120 abgezogen und einer Entwässerung oder weiteren Verwendung zugeführt, wie dies bereits in Zusammenhang mit dem vorstehend erläuterten System 10 geschildert worden ist.

Der Flüssigkeitsstandüberwacher 118 öffnet die Steuerventile 115 und 121 und schließt das Steuerventil 119. Dadurch wird der Brenngasdruck im Auffanggefäß 114 angehoben und die darin enthaltene Flüssigkeit durch die Leitung 120 ausgedrückt. Die sich im Auffanggefäß 114 sammelnden Dämpfe strömen durch die Leitung 124, den Ejektor 122 und die Leitung 128, wie vorstehend beschrieben. so

Wenn rückkonzentriertes flüssiges Absorptionsmittel mit hohem Konzentrationsgrad erwünscht ist, kann das Schließventil 142 in der Leitung 140 geschlossen und das Schließventil 138 in der Leitung 134 geöffnet werden. Dies hat zur Folge, daß ein Strom trockenen Erdgases aus der Erdgasquelle durch die Leitung 134 und das Ventil 138 in die Trenngasleitung 136 strömt In diesem Falle strömt Trenngas durch die Separiersäule 92, trennt zusätzlich im Absorptionsmittel gelösten Stoff aus der teilweise rückkonzentrierten Absorptionslösung, die in der Säule abwärts fließt, ab und strömt dann weiter durch die Kontaktsäule 86 in das Auffanggefäß 114. Das Trenngas und die sonstigen Gase, die im Kondensat jr 112 nicht kondensieren, gelangen aus dem Auffanggefäß 114 in den Ejektor 122, wo sie sich wieder mit dem dort durchströmenden trockenen Gas vermischen. Die gesamte Gasmischung gelangt wieder über die Leitung 128 in die Feuerung 84 und wird dort verbrannt Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Anordnung sich eine aus wäßrigem Triäthylenglykol bestehende Absorptionslösung auf eine Reinheit von 99,97 Gewichtsprozent rückkonzentrieren läßt, wobei der Erhitzer 82 bu Drücken bis herunter zu 355 mm Hg betrieben wird.

Wenn es erwünscht ist, den Verbrauch an trockenem Gas abzusenken, und kein Wert auf sehr hohe Konzentrationswerte des Absorptionsmittels gelegt wird, wird das in der Leitung 140 befindliche Schließventil 142 geöffnet und das Schließventil 133 in der Leitung 134 geschlossen. Bei dieser Schaltung gelangt ein Teil des Gasgemisches, das in die Leitung 128 aus dem Ejektor 122 fließ» in die Leitung 140 und die ι ι Vi 11 iga5iv.it ui ig t^nj. t^uiiiu miu uu.» ■ ■ vimguj \.i ■■«.«*« ··· den Kreislauf durch die Separiersäule 92, den Erhitzer 82 und das Auffanggefäß 114 eingeführt und gelangt wieder in die Trenngasleitung 136. Da die in den Saugraum des Ejektors 122 einströmenden Gase mit ausgedampftem Stoff gesättigt sind, enthalten die in die Leitung 140 und die Trenngasleitung 136 einströmenden Gase ebenfalls eine gewisse Menge an ausgedampftem Stoff. Daraus folgt, daß die durch die Separiersäule 92 nach unten fließende, teilweise rückkonzentrierte Absorptionslösung nicht zu einem so hohen Reinheitsgrad rückkonzentriert wird, wie dies bei Verwendung trockenen Gases der Fall ist. Es ergibt sich jedoch ein geringerer Verbrauch an trockenem Brenngas und an Trenngas. Bei der Schaltung, bei der das Trenngas stets erneut im Kreislauf geführt wird, hat sich herausgestellt, daß bei einer wäßrigen Lösung von Triäthylenglykol ein Reinheitsgrad von 99,9 Gewichtsprozent erreicht wird und der Erhitzer 82 bei einem Druck von 221 mm Hg gefahren werden kann.

Bei Verwendung der i" F i g. 4 dargestellten Einrich-,tung wird somit die Absorptionslösung teilweise durch die Einwirkung von Wärme rückkonzentriert und die weitere Rückkonzentration durch innigen Kontakt mit relativ trockenem Gas vollzogen, wobei beid~ Vorgänge bei niedrigeren Drücken als Atmospharendruck ablaufen. Zusätzlich werden das Trenngas, der ausgedampfte Stoff und die sonstigen im Erhitzer 82 freigesetzten Dämpfe an einem Ausblasen in die Atmosphäre gehindert. Darüber hinaus kann das Trenngas in Kreislauf durch das Rückkonzentrationssystem geführt werden, wodurch der Verbrauch an trockenem Gas im Vergleich zu den ähnlich arbeitenden bekannten Einrichtungen dieser Art erheblich abgesenkt ist Wie auch schon bei der Einrichtung gemäß F i g. 2 ist auch bei derjenigen gemäß F i g. 4 die Größe der erforderlichen Installation kleiner als diejenige, die bei vergleichsbaren Einrichtungen und Systemen nach dem Stand der Technik notwendig sind. Dies beruht darauf, daß zur Rückkonzentration des flüssigen Absorptionsmittels bei unter atmosphärischen Bedingungen weniger Wärme benötigt wird, als bei Atmosphärendruck oder darüber.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Rückkonzentration eines flüssigen Absorptionsmittels aus einer Lösung des Absorptionsmittel und darin gelösten Stoff durch Erhitzen in einem brennerbeheizten Erhitzer und Verdampfen des gelösten Stoffes, bei dem der Absorptionslösung ausgedampfte Stoff zusammen mit sonstigen aus der Lösung freigewordenen Gasen aus dem Erhitzer abgezogen wird und die freigewordenen Gase mit dem Brennstoff vermischt und verbrannt werden, und bei dem das flüssige, rückkonzentrierte Absorptionsmittel abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verdampfungsvorganges der Gesamtdruck in dem Erhitzer unter dem Atmosphärendruck abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgedampfte Stoff kondensiert und aus den freigewordenen Gasen vor deren Eintritt in die Brennereinrichtung abgezogen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem brennerbeheizten, eine Brennkammer enthaltenden Erhitzer mit einem Flüssigkeitseinlaß und einem Dampfauslaß, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffzuleitung (58, 60; 126, 128) zur Brennkammer (30, 84) ein vom Brennstoff durchströmter Strahlejektor (56, 122) angeordnet ist, und daß der Dampfauslaß (46, 110) des Erhitzers (26, 82) an den Einlaß zum Saugraum (68) des Strahlejektors (56,122) angeschlossen ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dampfauslaß (46, UO) des Erhitzers (26, 82) -und den Saugraum (68) des Strahlejektors (56, 122) ein Kondensator (48, 112) und ein nachgeschaltetes Auffanggefäß (52,114) mit einem Dampfauslaß (55,124) und einem Flüssigkeitsauslaß (53, 120) eingeschaltet sind, und daß der Dampfauslaß (55,124) des Auffanggefäßes (52,114) an den Saugraum (68) des Strahlejektors (56, 122) angeschlossen ist