DE2816498A1

DE2816498A1 - Verfahren zur gasanreicherung in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2816498A1
Application number: DE19782816498
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter Ing Grad Grewe
Original assignee: BOLLMANN FILTER GES MBH
Current assignee: BOLLMANN FILTER GES MBH
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-04-15
Publication date: 1979-10-31

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasanreicherung in Flüssigkeiten.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen die gesamte Flüssigkeit mit dem Gas intensiv vermischt und in Kontakt gebracht wird.
Ist die zu behandelnde iiüssigkeitsmenge groß, so werden solche Anlagen jedoch sehr aufwendig, vor allem, wenn man berücksichtigt, daß bei diesen Verfahren die Anreicherung unter Druck geschieht.
Bei der Behandlung größerer Flüssigkeitdstengen ist man deshalb dazu übergegangen, das Gas in sehr fein verteilter Form in die Flüssigkeit einzubringen, bzw. das Gas die Flüssigkeit durchperlen zu lassen. Der Wirkungsgrad dieses Verfahrens ist aber beschränkt und die mit vertretbarem wirtschaftlichen Aufwand erreichbare Anreicherung mit Gas liegt weit unter der Sättigungsmenge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasanreicherung in Flüssigkeiten zu schaffen, die insbesondere bet der Behandlung großer Flüssigkeitsmengen weniger aufwendiJ ist und hohL~ Gaskonzenirationen ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Gas in einen kleinen definierten Teilstrom der anzureichernden Gesamtflüssigkeitsmenge unter Druck eingeleitet wird, der Teilstrom bis zur übersättigung entspannt und mit der übrigen Flüssigkeitsmenge gemischt wird.
Bei den bekannten Verfahren mußte man erkennen, daß die Druckerhöhung während der Gasanreicherung, die allein eine hohe Konzentration des Gases in der Flüssigkeit ermöglicht, mit hohen Mehraufwendungen verbunden ist. Umso erstaunlicher ist es, daß mit der Erfindung eine wirtschaftlichere Betriebsweise erreicht werden kann,#wohlmit noch wesentlich höheren Drücken gearbeitet werden muß, um die erforderliche Gasmenge in einer kleineren als der gesamten Flüssigkeitsmenge unterzubringeii.
Der Effekt der größeren Wirtschaftlichkeit beruht nicht nur darauf, daß die zugehörigen Apparaturen wegen der geringeren zu behandelnden Flüssigkeitsmenge kleiner ausfallen können, als wenn die gesamte Flüssigkeit behandelt werden muß, sondern auch darauf, daß der Konzentrationsausgleich bei der Mischung des Teilstroms mit der restlichen Flüssigkeitsmenge unter besonders günstigen Bedingungen abläuft, so daS die dafür erforderlichen Mischvorrichtungen wesentlich kleiner und einfacher gehalten werden können, als es bislang bei der Behandlung der gesamten Flüssigkeit mit dem aufzunehmenden Gas erforderlich war.
ry Letzteres gilt nicht nur deshalb, weil große Teile des im Teilstrom enthaltenen Gases unter hoher übersättigung ohne Blasenbildung sich rasch mit Flüssigkeit niedrigerer Gaskonzentration mit dem Ergebnis des Ausgleichs mischen, sondern auch für denjenigen Teil des Gases, der bei der Entspannung in die Gasphase übergeht. Es zeigt sich nämlich, daß die sich dabei bildenden, äußerst kleinen und in innigem Kontakt mit der llmgebenden Flüssigkeit stehenden Gasblasen eine wesentlich höhere Neigung dazu zeigen, wieder in Lösung zu gehen, als das mit den bisher angewendeten Mitteln in der anzureichernden Flüssigkeit fein verteilte Gas.
Das gilt insbesondere, wenn die Entspannung des Teilstroms und die Mischung mit der übrigen Flüssigkeitsmenge im wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Ie rascher die Mischung erfolgt, umso geringer ist nämlich der gasanteil, der infolge der Entspannung in die Gasphase übergegangen ist. Diesen Anteil kann man gemäß der Erfindung auch dadurch noch weiter verringern, daß man die Mischung des Teilstroms mit der übrigen Flüssigkeitsmenge unter Überdruck gegenüber Atmosphärendruck durchführt. Selbst vçenn dieser Überdruck zur Verringerung des apparatetechnisien Aufwands klein gehalten wird, bringt er doch eine erhebliche Verbesserung der Mischung und der Anreicherungsvorgänge. Die geeigneten Druckstufen sind durch Versuch leicht zu bestimmen.
Vorteilhafterweise wird der Teilstrom mit der übrigen Flüssigkeitsmenge im Gegenstrom gemischt, wobei der Teilstrom zweckmäßigerweise vertikal nach oben gerichtet der übrigen Flüssigkeitsmenge entgegengeführt wird, damit ausgeschiedene Gasblasen denjenigen Teil der restlichen Flüssigkeitsmenge passieren, der den geringsten Gaspartialdruck aufzuweisen hat.
Vorteilhafterweise werden die Teilmenge und/oder die restliche Flüssigkeitsmenge in fein verteilter, insbesondere versprühter, Form miteinander in Verbindung gebracht.
rt~ Der Teilstrom macht zweckmäßigerweise 5 bis 30, insbesondere 1o bis 20 % der Gesamtflüssigkeitsmenge aus. Bei der Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff hat sich beispielsweise ein Teilstrom von 15 bis 20 % der Gesamtflüssigkeitsmenge bewährt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich nach der Erfindung dadurch aus, daß eine Mischvorrichtung für einen Teilstrom der Gesamtflüssigkeitsmenge und die restliche Flüssigkeitsmenge vorgesehen ist, wobei in der Zuleitung für den Teilstrom zu der Mischvorrichtung eine Druckerhöhungspumpe für den Teilstrom, eine Einrichtung zur Zuführung des Gases und eine oder mehrere Mischeinrichtungen enthalten sind.
Der Druck, der für die Einbringung des Gases in den Teilstrom angewendet wird, hängt von der gewünschten Endkonzentration und dem Anteil des Teilstromes an der Gesamtflüssigkeitsmenge ab.
Im allgemeinen wird man anstreben, daß sich die zugeführte Gasmenge in dem Teilstrom vollständig löst und den Druck und die Mischeinrichtungen entsprechend wählen. Jedoch wird man es in vielen Fällen vorziehen, einen gewissen ungelösten Gasanteil im Teilstrom mitzuführen, um jedenfalls völlige Sättigung oder sogar Übersättigung des Teilstroms gewährleisten zu können.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die in einer Figur das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt.
Die Leitung 1 führt in Pfeilrichtung die Gesamtflsissigkeitsmenge, die mit einem aus der Leitung 2 kommenden Gasmenge angereichert werden soll. Die Leitung 1 zweigt sich nach dem Wassermesser 3 auf in eine Leitung 4 für einen kleineres Teilstrom und eine Leitung 5 für die restliche Flüssigkeitsmenge.
Die Leitung 4 enthält eine Druckerhöhungspumpe 6, hinter welcher die einen Gasmengenmesser 7 enthaltende Gasleitung 2 in die Leitung 4 einmündet. Es schließen sich Mischeinrichtungen 8 an. Der durch die Druckerhöhungrspumpe 6 erzielte Druck und die Mischeinrichtungen sind so gewählt, daß man im Anschluß an diese Vorrichtungen mit einer im wesentlichen vollständigen Aufnahme der gewünschten Gasmenge in den Teilstrom rechnen kann. Jedoch schadet es im allgemeinen nichts, wenn ein gewisser Teil dt Gases ungelöst bleibt.
Die Leitungen 4 und 5 ühren in eine Mischvorrichtung 9, die als Behälter mit einer Mischstrecke 1o ausgebildet ist, die bekannte Einichtungen zur Verbesserung des Kontakts der zu mischenden Ströme enthalten kann. Die Leitu-ng 5 endet oberhalb dieser Mischstrecke in einer Sprühvorrichtung 11, während die Leitung 4 unterhalb der Mischstrecke in einer Sprühvorrichtung 12 endet. Unterhalb der Mischstrecke wird die gemischte Flüssigkeit der Mischvorrichtung bei 13 zur Abführungsleitung 14 hin entnommen. Am Kopf des Behälters kann mittels der Leitung 15 ungelöst gebliebenes Gas abgezogen werden. Bei 16 kann die Gaskonventration in der abgezogenen Flüssigkeit gemessen und das Meßergebnis zur Regelung der Anlage genutzt werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Gasanreicherung in Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in einen kleinen, definierten Teilstrom der anzureichernden Gesamtflüssigkeitsmenge unter Druck das Gas eingeleitet wird, der Teil strom bis zur übersättigung entspannt und mit der übrigen Flüssigkeitsmenge gemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannung des Teilstroms und die Mischung mit der übrigen Flüssigkeitsmenge im wesentlichen gleichzeitig erfolgen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung des Teilstroms mit der übrigen Flüssigkeitsmenge unter Überdruck gegenüber Atmosphärendruck durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch tJekennzeichnet, daß der Teilstrom mit der übrigen Flüssigkeitsmenge im Gegenstrom gemischt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom vertikal nach oben gerichtet der übrigen Flüssigkeitsmenge entgegengeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge und/oder die restliche Flüssigkeitsmenge in fein verteilter, insbesondere versprühter, Form miteinander in Verbindung gebracht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom etwa 5 bis 30, insbtsondere 10 bis 20 % der Gesamtflüssigkeitsmenge ausmacht.
rF 8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischvorrichtung für einen Teilstrom der Gsamtflüssigkeitsmenge und die restliche Flüssiqkeitsmenge vorgesehen ist, wobei in der Zuleitung für den Teilstrom zu der Mischvorrichtung eine Druckerhöhungspumpe für den Teilstrom, eine Einíichtung zur Zuführe"g des Gases und eine oder mehrere Mischeinrichtungen enthalten sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung eine vertikale Mischstrecke aufweist, an deren unterem Ende der Teilstrom und an deren oberem Ende die restliche Flüssigkeitsmenge zuführbar ist, und daß unterhalb der Mischstrecke Ein-richtungen zum Abzug der gemischten Flüssigkeit angeordnet sind.