DE2157775B2

DE2157775B2 - Wärmepumpenanlage zum Reinigen von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2157775B2
Application number: DE19712157775
Authority: DE
Inventors: Folke Norrkoeping Nilsson (Schweden)
Original assignee: STAL REFRIGERATION NORRKOEPING (SCHWEDEN) AB
Current assignee: STAL REFRIGERATION NORRKOEPING (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1970-11-24
Filing date: 1971-11-22
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE2157775A1; SE358092B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage zum Reinigen einer Flüssigkeit von Verunreinigungen durch Destillation über die Gasphase, in der die Konzentration der Verunreinigungen kleiner ist als in der flüssigen Phase, mit zwei Wärmeaustauschern, von denen der eine als Erhitzer zum Verdampfen und der andere als Kühler zum Kondensieren der Flüssigkeit arbeitet, sowie mit einem Arbeitsmittel-Kreislauf mit einer Wärmepumpe zum Rückführen der Kondensationswärme vom Kühler zum Erhitzer und einem zusätzlichen Kühlsystem zum Ableiten der Kompressionswärme von der Wärmepumpe, das an denselben Arbeitsmittelkreislauf angeschlossen ist wie die Wärmepumpe. Eine solche Anlage ist aus der deutschen Patentschrift 972 843 bekannt.

Das System dient zur Reinigung von Flüssigkeiten, bei denen der Vcrunreinigungsgrad (Konzentration) in der Gasphase kleiner als in der Flüssigkeitsphase ist, wie z. B. bei Lösungen, bei denen die gelöste Substanz die Verunreinigung darstellt. Bei der aus der deutschen Patentschrift 972 743 bekannten Anlage besteht das zusätzliche Kühlsystem zur Abführung der überschüssigen Kompressionswärmc aus einem einfachen Kühler in Gestalt eines wassergekühlten Wärmeaustauschers. Eine solche Anlage ist im Aufbau zwar sehr einfach, sie begrenzt jedoch ilen Temperaturbereich, in dem die Anlage arbeiten i-nnn.

Ιγ,λ ist leiner bekannt, bei feinerer Reinigung von flüchtigen Flüssigkeiten, z. B. der Beseitigung von Ammoniak air; Wasser, Destillationskolonne!! zu verwenden, die jouiüh sehr teuer sind und einer sorgfälligen Wartung heiiiüiVn, um genau ?\\ arbcii'.-n.

Der vorliegenden Erfinonn» liegt die Aufgab'; zugrunde, eine Wärmepumpcnaii!:it>e tier eingangs erwähnten Art derart weiterzuentwiekdr:, daß die Wahl des Temperaturbereiches, in dem div Anbigc betrieben wird, im wesentlichen frei ist, so da IJ beliebige Flüssigkeiten behandelt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde eine Wiiiüiepumpenanlage der eingangs erwähnten Art gefunden, bei der erfindungsgemäß das zusätzliche Kühlsystem aus einem Kompressor, einem diesem nachgcschakcten Kühler und einem Entspannungsventil besteht und auf derselben Seite wie die Wärmepumpe an den Erhitzer angeschlossen ist.

Bei der Wärmepumpenanlage nach der Erfindung ist man in der Wahl des Temperaturbereiches im wesentlichen frei. Dadurch können beliebige Flüssigkeiten behandelt werden und der Prozeß kann durch zweckmäßige Wahl des Temperaturbereiches wirtschaftlich geführt werden. Bei der Anlage erfolgt die Verdampfung und Kondensation der zu reinigenden Flüssigkeit nahezu bei demselben Druck, aber bei verschiedenen Temperaturen. Der Temperaturunterschied kann jedoch ziemlich niedrig gehalten werden, und vor allem kann die Verdampfung bei niedriger Temperatur geschehen, was zu niedrigem Energieverbrauch führt. Die niedrige Verdampfungstemperatur wird vor allem durch das separate Kühlsystem ermöglicht, das die Kompressionswärme bei niedrigerer Temperatur ableiten und sie bei höherer Temperatur wieder abgeben kann, z. B. an die umgebende Luft oder an Kühlwasser. Dadurch, daß das zusätzliche Kühlsystem auf derselben Seite wie die Wärmepumpe an den Erhitzer angeschlossen ist und mit demselben Arbeitsmittel wie die Wärmepumpe arbeitet, wird ein zusätzlicher Wärmeaustauscher beim Erhitzer eingespart.

An Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Anlage besteht hauptsächlich aus zwei Wärmeaustauschern 1 und 2, dem Hauptkompressor 3, dem Hilfskompressor 12, den Entspannungsventilcn 4 und 14, dem Kühler 13, sowie Rohrleitungen.

Die zu reinigende Flüssigkeit, z. B. eine Lösung, erreicht den Wärmeaustauscher 1 durch die Leitung 6. Im Wärmeaustauscher verdampft die Flüssigkeit teilweise, wobei der Dampf, der über die Leitung 5 zu dem Wärmeaustauscher 2 gelangt, weniger Verunreinigungen enthält als die Flüssigkeit. Die mit Verunreinigungen angereicherte Restflüssigkeit wird durch die Leitung 8 abgeleitet. Im Wärmeaustauscher 2 wird der reinere Dampf kondensiert, und das Kondensat wird über die Leitung 7 abgeleitet.

Der Druck über der siedenden Flüssigkeit im Wärmeaustauscher 1 ist im wesentlichen gleich dorn Druck auf der Kondensationsseite im Wärmeaustauscher 2. Der geringe Druckunterschied ist gleich dem Druckverlust in der Leitung 5. Die Temperatur der beiden Prozesse, Verdampfung und Kondensation, ist verschieden und abhängig vom Reinheitsgrad.

Der Kompressor 3 saugt den Kühlmitteldampf vom Wärmeaustauscher 2 über die Leitung 9 an und verdichtet den Dampf, der dann über die Leitung 10 zu dem Wärmeaustauscher 1 gelangt. Tn diesem kondensiert das Kühlmittel, wobei die Kondensationswärme von der Flüssigkeit (Lösung) aufgenommen wird, die dadurch teilweise verdampft. Das Kühlmittelkondensat wird über die Leitung 11 zu dem Entnpnnniing'iviMiiil 4 goloiii'i, wo <*s expandier! und in den Wärmeaustauscher 2 gelangt. Hier vciV ;nipft das Kühlmittel, wobei es Wärme von dem gcK'iij-'cn Dampf aufnimmt, der seinerseits kondensiert.

Die Verdampiuiigswänne, die im Wärmeaus» '
scher! aufgenommen wird, ist nahezu _t^;,!-. ..v-r Kondensationswärme des gereiii^·¹··'! Dampfe* im Wärmeaustauscher 2. Bei dem Kompix.... ü

ist jedoch die aufgenommene Wärmemenge in Wärmeaustauscher 2 kleiner als die an Wärmeaustauscher 1 abgegebene. Der Unterschied entspricht ungefähr der Kompressionswärme. Diese ijberschußivärme muß an die Umgebung (Kühlwasser oder Luft) abgeführt werden.

Da der Reinigungsprozeß bei verhältnismäßig niedriger Temperatur abläuft und man kleine Temperaturunterschiede für den Hauptprozeß wünscht, damit der Energieverbrauch klein ist, sind ein Hilfskompressor 12 sowie ein Kühler 13 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Vorrichtungen wird die Restwärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, so daß sie an die Umgebung abgegeben werden kann.

Der Hilfskompressor 12 leitet das Kühlmittelgas von der Kondensationsseite des Wärmeaustauschers ί über die Leitung 15 ab und komprimiert das Gas. Dieses wird über Leitung 16 in den Kühler 13 geleitet, wo es kondensiert. Das KüLlmittelkondensat

5Hf

5 Korn Kühlmittel entspricht im von Kompres

e durch die Leitung 6 zugeleitete Flüssigkeit

ein^n tief™ «elegenen Behälter. Die goreimgte Flussiokeit kommt deshalb, wenn sie den Warmeaustauchert im gasförmigen Zustand verlassen hat, nicht mehr mit verschmutzenden Teilen in Berührung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Wärmepumpenanlage zum Reinigen einer Flüssigkeit von Verunreinigungen durch Dcstiiiation über die Gasphase, in der die Konzentration der Verunreinigungen kleiner ist als in der flüssigen Phase, mit zwei Wärmeaustauschern, von denen der eine als Erhitzer zum Verdampfen und der andere als Kühler zum Kondensieren der Flüssigkeit arbeitet, sowie mit einem Arbeilsmitlelkreislauf mit einer Wärmepumpe zum Rückführen der Kondensationswärme vom Kühler zum Erhitzer und einem zusätzlichen Kühlsystem zum Ableiten der Kompressionswärme von der Warmcpumpe, das an denselben Arbeitsmittelkreislauf angeschlossen ist wie die Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Kühlsystem aus einem Kompressor (ί2), einem diesem nachgeschalteten Kühler (13) und einem Entspannungsventil (14) besteht und auf derselben Seite wie die Wärmepumpe an den Erhitzer angeschlossen ist.