DE2925025C3

DE2925025C3 - Membranloser Doppelspeicher

Info

Publication number: DE2925025C3
Application number: DE2925025A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 5270 Gummersbach Pohl
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1979-06-21
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2925025A1; DE2925025B2

Description

Die Erfindung betrifft einen membranlosen Doppelspeicher zur altet zierenden Aufnahme von zwei Fluiden in kompressiblen Lösungen — zwischen denen sich normalerweise keine Grenzfläche bildet — die aus gleichen Lösungsmitteln mit unterschiedlichem oder unterschiedlich konzentriertem Gelösten bestehen.

Die Energierückgewinnung aus unter hohem Druck anfallenden sogenannten Konzentraten, z. B. in Reversosmoseanlagen oder auch in sogenannten Naßoxidationsanlagen zur Aufbereitung von Abwässern durch Oxidation in der Flüssigphase, gestaltet sich einfach und wirtschaftlich, wenn mittels zyklisch parallel betriebener Doppelspeicher ein der Anlage zuzuführender Lösungsteilstrom mit Unterstützung des oben erwähnten, hochgespannten Konzentrats unter zusätzlicher Anwendung einer Druckerhöhungspumpe für relativ niedrigen Differenzdruck der Reversosmoseanlage zugeführt wird. Die Apparatur wird in einem nachfolgenden alternierenden Arbeitszyklus dafür verwendet, um unter niederem Druck Konzentrat mit Hilfe von Lösung in die Umgebung abzuführen.

Solche Doppelspeicher sind als Flow Work Exchangers bereits beschrieben, soweit bekannt, in der Praxis jedoch noch nicht ausgeführt worden. Eine praktische Anwendung ist aber auch dann und nur dann möglich, wenn der Druckbehälter eines Doppelspeichers und die dazu gehörenden Membranen geometrisch zweckmäßig gestaltet und aufeinander abgestimmt sind.

Aus der US-PS 28 95 507 ist es bekannt, aus einem Behälter mittels Preßluft eine Flüssigkeit auszutreiben. Ziel dieser bekannten Vorrichtung ist es, durch den Einsatz von Preßluft die Flüssigkeit aus dem Behälter vollständig auszutreiben, was insbesondere beim Versprühen der Flüssigkeit angestrebt wird, um im Behälter zurückbleibende Restmengen zu vermeiden. Mischungsvorgänge im Grenzbereich zwischen dem flüssigen und dem gasförmigen Medium sind dabei unerheblich.

Ausgehend von einem Stand der Technik, wie er aus der US-PS 28 95 507 bekannt ist, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen membranlosen Doppelspeicher konstruktiv so zu gestalten, daß Mischungsvorgänge im Grenzbereich von grundsätzlich miteinander mischbaren Flüssigkeiten auf ein Mindestmaß beschränkt werden, wobei die eine Lösung die andere unter Druck oder praktisch drucklos verdrängt mit dem Ziel, die in der verdrängenden Lösung enthaltene Druckenergie und/oder die im Gelösten der verdrängn) ten Flüssigkeit enthaltenen konstanten ode- variablen physikalischen oder chemischen Eigenschaften zurückzugewinnen und/oder nach Bedarf nutzen zu können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem membranlosen Doppelspeicher der eingangs beschriebenen Art derart gelöst, daß zum Bilden einer die fühlende Grenzfläche substituierenden Grenzschicht in dem Speicher regelmäßige Einbauten oder regellose Schüttungen vorgesehen sind.

Als regelmäßige Einbauten kann nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein System aus Rohren oder Kanälen verwendet werden.

Eins andere bevorzugte Ausführungsforrn der Erfindung sieht vor, daß als regelmäßige Einbauten ein System aus planparallelen oder parallelen Lamellen verwendet wird. Dabei können erfindungsgemäß anstelle eines Lamellenpaketes mehrere Lamellenpakete paarweise in Serie verwendet werden, die in der Lamellenteilung gegeneinander versetzt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, wobei der Speicher mit geeigneten Füllkörpern ausgefüllt ist,

Fi g. 2 einen Speicher, in dem ein System aus Rohren und Kanälen verwendet wird,

Fig.3 einen Speicher, in dem anstelle der Kanäle parallele oder planparallele Lamellenpakete verwendet werden,

Fig.4 einen Speicher, in dem die Lamellenpakete gegeneinander versetzt sind.

»o In Fällen, in denen eine teilv/eise Lu-chmischung der beiden, die Doppelspeicher wechselweise füllenden Flüssigkeiten nicht kritisch ist, so z. B. in Reversosmoseanlagen oder Naßoxidationsanlagen, kann als Doppelspeicher gemäß F i g. 1 ein mit geeigneten Füllkörpern 3 gefüllter Behälter 1 verwendet werden. Durch geeignete Auswahl der Füllkörper kann eine quasi Pfropfströmung realisiert werden, bei der sich eine nur geringfügige und unbedeutende Mischzone zwischen den beiden Flüssigkeitsströmen bildet. Diese Mischzone so kann in einem geeigneten Arbeitsspiel praktisch ganz aus dem Behälter herausgedrückt werden.

Ebenfalls eignet sich für einen solchen DoppelspeichT anstelle der Füllkörper ein System aus Röhren und Kanälen 4, die gemäß Fig.2 in den Behälter 1 einzubringen sind. Der Strömungsfaden mit höchster Strömungsgeschwindigkeit ist dabei etwa zweimal so schnell wie der integrale Durchschnitt. Da sich die Strömungsprofile mit den unterschiedlichen Arbeitszyklen umkehren, kann eine Durchinischung der beiden Flüssigkeitsströme weitgehend verhindert werden. Diffusionsvorgänge sind dabei, wenn vorzugsweise laminare Strömungszustände vorliegen, von untergeordneter Bedeutung.

Günstiger in ihrem Durchmischungsverhalten ist eine Anordnung gemäß Fig. 3, in der anstelle von Kanälen paralle oder pinnparallele Lamellenpakete 5 verwendet werden. Der Strömungsfaden mit der höchsten Geschwindigkeit bei laminarer Strömung ist hier nur noch

l,5mal so schnell wie der integrale Durchschnitt. Zur günstigen Verteilung können an die oberen und unteren Lamellenenden zylindrische Widerstandskörper 6 verwendet werden.

Das Verhältnis von 1,5 zwischen dem Strömungsfaden mit der höchsten Geschwindigkeit und dem integralen Durchschnitt kann noch weiter gesenkt werden, wenn anstelle der durchgehenden Lamellenpakete paarweise versetzte Lamellenpakete nach F i g. 4 verwendet werden. Darin sind die versetzten Lamellenpakete mit den Positions-Nrn. 5a und 5b gekennzeichnet. Bei Realisierung laminarer Strömung kann das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen schnellstem Strömungsfaden und integralem Durchschnitt auf etwa 1,15 gesenkt werden. Dabei ist es gleichgültig, ob nur ein oder mehrere Lamellenpaketpaare verwendet werden. In der Praxis wird man jedoch mehrere solcher Paare anwenden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Membranloser Doppelspeicher zur alternierenden Aufnahme von zwei Fluiden in komprossiblen Lösungen — zwischen denen sich normalerweise keine Grenzfläche bildet — die aus gleichen Lösungsmitteln mit unterschiedlichem oder unterschiedlich konzentriertem Gelösten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bilden einer die fehlende Grenzfläche substituierenden Grenzschicht in dem Speicher (1) regelmäßige Einbauten (4, 5) oder regellose Schüttungen (3) vorgesehen sind.

2. Membranloser Doppelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als regelmäßige Einbauten ein System aus Röhren oder Kanälen (4) verwendet wird.

3. Membranloser Doppelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als regelmäßige Einbauten ein System aus planparallelen oder parallelen Lamellen (5) verwendet wird.

4. Mernbranloser Doppelspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Lamellenpaketes mehrere Lamellenpakete (5a, 5b) paarweise in Serie verwendet werden, die in der Lamellenteilung gegeneinander versetzt sind.