DE2948772C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE2948772C2
DE2948772C2 DE2948772A DE2948772A DE2948772C2 DE 2948772 C2 DE2948772 C2 DE 2948772C2 DE 2948772 A DE2948772 A DE 2948772A DE 2948772 A DE2948772 A DE 2948772A DE 2948772 C2 DE2948772 C2 DE 2948772C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
solution
heat
phase
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2948772A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2948772A1 (de
Inventor
Georges Le Pecq Fr Cohen
Alexandre Garches Fr Rojey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of DE2948772A1 publication Critical patent/DE2948772A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2948772C2 publication Critical patent/DE2948772C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/16Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type using desorption cycle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vervollkommnung der Austreibung und zum Wärmeaustausch bei Wärmepumpen und Kältemaschinen auf Absorptionsbasis, das eine Absorptionsstufe für einen Arbeitsmitteldampf (gelöster Stoff) in einer flüssigen Lösungsmittelphase umfaßt und eine Lösung (S) liefert, und eine Stufe für die wenigstens teilweise Austreibung des vorgenannten gelösten Stoffes aus der Lösung (S) durch Verdampfung, wobei eine gasförmige Phase des Arbeitsmittels und eine flüssige Phase des Lösungsmittels geliefert wird und sich die vorgenannte Verdampfung unter Wärmezufuhr durch indirekten Austausch mit einer äußeren Heizflüssigkeit abspielt.
Die DE-OS 26 35 557 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von Wärme von einer Temperatur A auf der Grundlage von innerhalb eines Temperaturbereichs B zur Verfügung gestellter Wärme, wobei die Temperatur A oberhalb des Temperaturbereichs B liegt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) man eine gasförmige Fraktion eines Arbeitsfluids in Kontakt mit einer flüssigen Phase bringt, die als Lösungsmittel benützt wird, um mindestens einen Teil der gasförmigen Phase in der flüssigen Phase zu lösen, indem Wärme der Temperatur A abgegeben wird,
  • b) die gemäß Schritt a) erhaltene Lösung wird mit einem Strom eines Transportgases in Kontakt gebracht, dergestalt, um mindestens zum Teil die genannte gasförmige Arbeits-Fluid- Fraktion zu desorbieren und um eine gasförmige Mischung der Arbeits-Fluid-Fraktion und des Transportgases zu erhalten, wobei die Desorptionswärme dem Bereich der Temperatur B entnommen wird,
  • c) die so erhaltene gasförmige Mischung wird einer Fraktionierung durch mindestens teilweise Verflüssigung, Phasentrennung und Verdampfung unterworfen, um mindestens zwei unterschiedliche, gasförmige Fraktionen G und H zu erhalten, wobei die Verdampfung durch Entnahme der Wärme aus dem Temperaturbereich B bewerkstelligt wird und
  • d) die gasförmige Fraktion G wird zur Stufe a) als gasförmige Arbeits-Fluid-Fraktion und die gasförmige Fraktion H wird zur Stufe b) als Transportgasstrom zurückgeschickt.
Die Literaturstelle "Gesundheits-Ingenieur", 76. Jahrgang, 1955, Heft 9/10, Seite 129 bis 137, beschreibt Absorptionsanlagen als Wärmepumpen und Wärmetransformationsanlagen.
Die Verfahren und Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik sind nur in einem begrenzten Temperaturbereich anwendbar und haben einen unzureichenden thermodynamischen Wirkungsgrad.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu liefern, das in einem weiten Temperaturbereich anwendbar ist, das einen hohen thermodynamischen Wirkungsgrad aufweist und das mit geringen Wärmeaustauschoberflächen auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß
  • a) ein Teil (S₁) der Lösung (S) wenigstens teilweise über einem zunehmenden Temperaturintervall durch indirekten Wärmeaustausch mit der vorgenannten äußeren Flüssigkeit in einer Wärmeaustauschstufe verdampft wird und
  • b) man den resultierenden Dampf (V′) von der nicht verdampften Flüssigkeit (L′) trennt und
  • c) man diese letztere entnimmt und
  • d) man den Dampf (V′) in direkten Kontakt im Gegenstrom mit einem anderen Teil (S₂) der Lösung (S) bringt, um diese auszutreiben, und
  • e) man getrennt die Dampfphase (V) und die flüssige Phase (L′′), die diesem Gegenstromkontakt entspringt, entnimmt, wobei die Dampfphase (V) die ausgetriebene gasförmige Phase des gelösten Stoffes (Arbeitsmittel) bildet und die flüssigen Phasen (L′) und (L′′), die entnommen worden sind, die flüssige ausgetriebene Phase bilden, und
  • f) daß man die ausgetriebene flüssige Phase der Absorptionszone zuführt.
Besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Heizflüssigkeit eine äußere Wärmequelle für die Gesamtheit ist, die von der Wärmepumpe oder der Kältemaschine gebildet wird,
daß die Lösung (S₁) durch Wärmeaustausch, der im Gegenstrom mit der äußeren Flüssigkeit bewirkt wird, verdampft wird, die wenigstens einen Teil der Verdampfungswärme liefert,
daß der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) Ammoniak und das Lösungsmittel Wasser ist,
daß der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) ein Kohlenwasserstoff und das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel ist,
daß der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) ein halogenierter Kohlenwasserstoff ist und das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel.
Weitere besondere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet,
daß die Fraktion der Lösung (S₁) 10 bis 90% der Lösung (S) darstellt und der Rest die Fraktion (S₂),
daß der Druck in der Austreibungsstufe von 1 bis 20 bar beträgt,
daß die Temperatur der äußeren Flüssigkeit bei der Austreibungszone die die Wärme liefert, die zur Verdampfung der Lösung (S₁) notwendig ist, sich in einem Temperaturintervall von 0°C bis 200°C befindet,
daß der Dampf, der aus der Austreibungszone austritt, durch Kontakt im Gegenstrom mit einem Teil der flüssigen Phase rektifiziert wird, die von der Kondensation des vorgenannten Dampfes hervorgerufen wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit, die Arbeitsweise von Einrichtungen zu verbessern, die gemäß einem dreithermischen Absorptionszyklus arbeiten. Solche Einrichtungen arbeiten, indem sie Wärme einem äußeren Medium bei einem Temperaturintervall A liefern, indem sie Wärme eines äußeren Mediums in einem Temperaturintervall B entnehmen und Wärme mit einem äußeren Medium bei einem Temperaturintervall C austauschen. Man kann zwei Fälle unterscheiden.
Im ersten Fall (im folgenden Fall 1 genannt) befindet sich das Temperaturintervall B wenigstens teilweise über dem Temperaturintervall A, und die Vorrichtung entnimmt Wärme im Temperaturintervall C, die sich wenigstens teilweise unterhalb der Temperaturintervalle A und B befindet: Eine solche Vorrichtung kann entweder als Kältemaschine arbeiten, wenn das Temperaturintervall C unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, oder als Wärmepumpe, wenn das Temperaturintervall C sich auf dem Niveau der Umgebungstemperatur oder darüber befindet. In diesem Falle liefert man im Temperaturintervall A eine Wärmemenge Q₂, die größer ist, als die Wärmemenge Q₁, die im Temperaturintervall B erhalten wird, indem man eine Wärmemenge Q₂-Q₁ im Temperaturintervall C entnimmt. Im zweiten Fall (im folgenden Fall 2 genannt) befindet sich das Temperaturintervall B unter dem Temperaturintervall A und das System gibt Wärme im Temperaturintervall C ab, das sich unter den Temperaturintervallen A und B befindet: Dies ist der Fall des Thermotransformators, der Gegenstand der FR-PS 23 21 098, die der DE-OS 26 35 557 entspricht, ist. In diesem Falle liefert man im Temperaturintervall A eine Wärmemenge Q₂, die kleiner ist als die Wärmemenge Q₁, die im Temperaturintervall B erhalten wird, indem eine Wärmemenge Q₂-Q₁ im Temperaturintervall C abgegeben wird.
Im folgenden will man als Wärmepumpe auf Absorptionsbasis jede Vorrichtung nennen, die Wärme nur über der Umgebungstemperatur entnimmt und der allgemeinen, vorangegangenen Definition entspricht, sei es im Falle 1 oder im Falle 2.
In beiden Fällen, Fall 1 und Fall 2, umfaßt der Zyklus wenigstens eine Absorptionsstufe, in deren Verlauf eine gasförmige Phase einer Arbeitsflüssigkeit, die die Rolle des gelösten Stoffes hat, mit einer flüssigen Phase in Kontakt gebracht wird, die als Lösungsmittel benutzt wird, und eine Desorptionsstufe (Austreibungsstufe) in deren Verlauf die erhaltene Lösung im Verlauf der Absorptionsstufe eine flüssige Phase zurückgibt, die an gelöstem Stoff verarmt ist, und eine gasförmige Phase, die reich an gelöstem Stoff ist.
Die Austreibungsstufe wird gewöhnlich dadurch verwirklicht, daß man eine Lösung S, die im Verlaufe der Absorptionsstufe erhalten wurde, in einem Gefäß ankommen läßt, das durch indirekten Austauschkontakt mit einer äußeren Flüssigkeit beheizt wird, wobei man eine flüssige Phase L erhält, die an gelöstem Stoff verarmt ist, und eine Dampfphase V, die an gelöstem Stoff angereichert ist, gemäß der Vorrichtung, wie sie in der Fig. 1A dargestellt ist. Während die verwendete Lösungsmittelphase selbst flüchtig ist, ist es üblich, in den Kältemaschinen auf Absorptionsbasis die Dampfphase V durch wenigstens teilweise Kondensation zu läutern, wobei als Rückfluß ein Teil der flüssigen, kondensierten Phase eingesetzt wird und wobei ein Gegenstromkontakt zwischen der Dampfphase V und dem Rückfluß hergestellt wird, zum Beispiel in einer Bodenkolonne.
Um Mitführungen der Lösungsmittelphase in den Dampf V zu vermindern, ist es möglich, gemäß einer Vorrichtung zu arbeiten, die in der Fig. 1B dargestellt ist. Die Lösung S wird von oben in die Kontaktzone im Gegenstrom eingeführt, und man erzeugt eine Dampfphase V′ am Boden dieser Kontaktzone durch Verdampfung eines Teiles der flüssigen Phase L′′′, die unten von der vorgenannten Zone entnommen wird. Diese letztere wird zum Beispiel von solchen Böden gebildet, die üblicherweise zur Destillation oder bei der Absorption verwendet werden. Indem man die Lösung S in dieser Zone im Gegenstrom kontaktiert, kann sich der Dampf mit gelöstem Stoff anreichern und sich an Lösungsmitteln verarmen, während sich die Lösung an gelöstem Stoff verarmt und an Lösungsmittel anreichert. Die flüssige Phase, die von gelöstem Stoff L verarmt ist, wird unten von dem Verdampfer W entnommen. Das Problem erscheint deutlich, wenn man die Austreibung einer Ammoniaklösung betrachtet.
Wenn man gemäß der in der Fig. 1A dargestellten Vorrichtung verfährt, wobei man einen Druck von 7,85 bar und als Lösung eine solche, die 50 Gew.-% an NH₃ enthält, verwendet, beobachtet man folgende Entwicklung der Konzentrationen in der flüssigen Phase L und in der Dampfphase V als Funktion der Temperatur.
Man stellt fest, daß man mit zunehmender Temperatur eine flüssige Phase erhält, die zunehmend weniger Ammoniak enthält, aber daß die Menge des in der Dampfphase mitgeführten Wassers rasch zunimmt. Insbesondere bei 142,4°C verdampft die Lösung vollständig.
Im Gegensatz dazu ist es möglich, wenn man gemäß der Vorrichtung, die in der Fig. 1B dargestellt ist, arbeitet, den Dampf V, der aus der Kontaktzone im Gegenstrom austritt, in einer Konzentration zu halten, die nahe derjenigen ist, die dem Gleichgewicht mit der Anfangslösung ist, d. h., 99% Gewichtsanteil Ammoniak bei einem Druck von 7,85 bar und eine Lösung, die 50 Gew.-% NH₃ enthält, wobei man durchaus eine flüssige Phase L erhält, deren Ammoniakkonzentration der Beheizungstemperatur am Boden der Zone des Gegenstromes entspricht, was eine verstärkte Austreibung gestattet. Eine solche Vorrichtung ist im einzelnen in dem vorgenannten französischen Patent beschrieben.
Jedoch macht es diese Vorrichtung notwendig, die gesamte benötigte Wärme bei einer Temperatur zur Verfügung zu stellen, die nahe der Sättigungstemperatur der flüssigen Phase L ist, die die Gegenstromzone verläßt, eine Temperatur, die um so höher ist, als die Austreibung vorangeschritten ist.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, eine erhöhte Ammoniakkonzentration in der Dampfphase aufrecht zu erhalten, wobei dennoch die notwendige Wärme in einem Temperaturintervall zur Verfügung gestellt wird, das viel größer ist, als das der Fall bei der in der Fig. 1B schematisch dargestellten Vorrichtung ist, was es ermöglicht, für die Beheizung der Einrichtung Wärmeabfuhren einzusetzen, in den Fällen, wenn dies gemäß der Vorrichtung in der Fig. 1B nicht mehr möglich sein wird.
Die Vervollkommnung gemäß der Erfindung bei der Austreibungsstufe der Wärmepumpen und Kältemaschinen auf Absorptionsbasis, dargestellt in Fig. 1C, umfaßt (1) die Zuführung einer ersten Fraktion S₁ der Lösung S, die der Austreibungsstufe bei einer Beheizungszone unterworfen wird, einer Beheizungs- und Verdampfungszone E, in welcher die Lösung S₁ geheizt und zunehmend verdampft wird und das in einem Temperaturintervall Δ zwishen der Anfangstemperatur T i und der Erdtemperatur T f infolge Wärmeaustausches mit einer äußeren Flüssigkeit bei der Austreibungszone, wobei man eine Dampfphase V′ und gegebenenfalls eine flüssige Phase L′, die man voneinander trennt, herstellt und (2) die Zuführung einer zweiten Fraktion S₂ der Lösung S einer Austreibungszone D, in der man einen Kontakt zwischen der Fraktion S₂ und der Dampfphase V′ herstellt, wobei man eine flüssige Phase L′′ erhält, wobei die Phasen L′ und L′′ die Phase L bilden, die der Absorptionsstufe zurückgeführt wird.
Die Lösung S₁ kann vollständig verdampfen (L′ existiert jetzt nicht mehr), und in diesem Falle wird die Phase L vollständig am Ausgang der Zone D aufgefangen.
Obgleich man, wie in der Fig. 1C dargestellt, bevorzugt, daß S₁und S₂ zwei Fraktionen von gleicher Zusammensetzung der Lösung S sind, die der Austreibungsstufe unterworfen ist, kann man ebenso die Gesamtheit der Lösung S dem oberen Teil der Zone D (S₂ = S) zuführen und die Lösung S₁ dadurch bilden, daß man die flüssige Phase S′₁ teilweise auf einem Zwischenniveau der Zone D (S₁ = S′₁) entnimmt. Diese letztere Vorrichtung ist jedenfalls in den meisten Fällen um so weniger bevorzugt, je tiefer der Entnahmepunkt der vorgenannten Zone D liegt.
Die Lösung, die der Austreibungsstufe unterworfen ist, wird im allgemeinen wenigstens zum Teil von der Lösung gebildet, die im Verlauf der Absorptionsstufe erhalten wird, was nicht heißt, daß sie nicht andere flüssige Fraktionen beinhalten kann.
Somit, zum Beispiel, wenn der Dampf, der aus der Austreibungszone entweicht, bei einem Druck kondensiert wird, der in der Nähe des Druckes der Austreibungszone liegt, gegebenenfalls nach Mischung mit einer flüssigen Fraktion, und wenn die so erhaltene Lösung bei einem Druck teilweise verdampft wird, der dem Druck der Absorptionszone benachbart ist, um die Dampfphase zu bilden, die der Absorptionszone zugeführt wird, kann die restliche flüssige Phase, die der vorgenannten Verdampfung entströmt, zum Teil oder gänzlich der Austreibungszone zugeführt werden, um einen Teil der Lösung S zu bilden.
Unter der äußeren Flüssigkeit bei der Austreibungszone versteht man entweder eine äußere Flüssigkeit bei einer Kältemaschine oder Wärmepumpe, die eine erfindungsgemäß vervollkommende Austreibungsstufe beinhaltet und Wärme abgibt, oder eine Flüssigkeit, die über eine andere Stufe in derselben Kältemaschine oder Wärmemaschine umfließt, zum Beispiel über die Absorptionsstufe.
Wenn die Lösung S₁ an einer Temperatur anlangt, die niedriger oder gleich zu ihrem Siedepunkt liegt, beginnt sie bei der Siedepunkttemperatur zu verdampfen. Das Verdampfungsintervall kann als Funktion der Ankunftstemperatur der äußeren Heizflüssigkeit gewählt werden. Wenn dieses Intervall zunimmt, nimmt die verdampfte Fraktion zu. Das größte Intervall entspricht einer vollständigen Verdampfung, die Endtemperatur der Verdampfung kann hierbei zu dem Taupunkt des Dampfes gleich sein, der dieselbe Zusammensetzung hat, wie die Anfangslösung.
Somit in Anbetracht des Beispieles im Falle einer Ammoniaklösung, die 50 Gew.-% NH₃ bei einem Druck von 7,85 bar enthält, wird das Intervall Δ zwischen einschließlich einer Anfangstemperatur T i von 54,2°C und einer Endtemperatur T f zwischen einschließlich 54,2 und 142,4°C liegen.
Es ist somit möglich, die notwendige Wärme in einem Temperaturintervall zu liefern, das sehr groß ist, während im Fall der Vorrichtung, die in der Fig. 1B dargestellt ist, um eine flüssige Phase und eine Dampfphase von Zusammensetzungen zu erhalten, die zu denen vergleichbar sind, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, die gesamte Wärme bei einer Temperatur zur Verfügung gestellt werden muß, die bei der Temperatur T f liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es somit, die verfügbare Wärme in einem weiten Temperaturintervall zu verwerten oder noch eine Wärmezufuhr bei einem weit größeren Temperaturunterschied und einer weit geringeren Wärmeaustauschoberfläche.
Wenn die Austreibungszone bei einem Druck arbeitet, der geringer als der Druck der Absorptionszone ist, wird die Lösung S₁ vor seinem Durchtritt durch die Heizzone E entspannt, und wenn seine Temperatur vor der Entspannung über der Siedetemperatur nach der Entspannung liegt, ist es vorteilhaft, die Lösung S₁ vor der Entspannung zu unterkühlen, um das größtmögliche Verdampfungsintervall auszunützen. Um die Lösung S₂ zu unterkühlen, ist es möglich, zum Beispiel vor der Entspannung einen thermischen Austausch mit einer Fraktion dieser selbigen Lösung durchzuführen, die nach der Entspannung verdampft. Eine solche Vorrichtung ist in dem Beispiel 2 dargestellt, das in Fig. 3 abgebildet ist.
Indem man nach der Vorrichtung, die in der Fig. 1C abgebildet ist, arbeitet, ist es möglich, am Ende der Verdampfung eine Temperatur zu erreichen, die dem Taupunkt eines Dampfes entspricht, der dieselbe Zusammensetzung besitzt, wie die anfängliche Lösung. Daraus resultiert eine Konzentrationshöhe an gelöstem Stoff, die derjenigen einer gesättigten Flüssigkeit im Gleichgewicht mit einem solchen Dampf entspricht, und die die untere Grenze darstellt, welche die Konzentration an gelöstem Stoff in der Phase L erreichen kann.
Die Abänderung der Desorptionsstufe und des Wärmetausches, die weiter oben beschrieben wurde, ändert die anderen Stufen des Verfahrens nicht und kann sich in jede Vorrichtung einer Wärmepumpe und Kältemaschine auf Absorptionsbasis einfügen. Insbesondere kann die Absorptionsstufe die unterschiedlichen, bekannten Arten eines Kontaktes zwischen der Dampfphase, die den gelösten Stoff bildet, und der flüssigen Phase, die das Lösungsmittel bildet, und insbesondere die Art des Kontaktes einsetzen, der in der französischen Patentanmeldung 78 28 170 vom 29. September 1978 beschrieben ist, der darin besteht, in der Absorptionsstufe einen Gegenstromkontakt zwischen der Dampfphase, die den gelösten Stoff bildet, und einem Teil der flüssigen Phase, die den Lösungsstoff bildet, wobei der andere Teil mit der Dampfphase vermischt wird, die die Austauschzone im Gegenstrom verläßt.
Die Hauptstufen des Verfahrens entsprechen der Anordnung, die in der Fig. 1C dargestellt ist, was somit vorzugsweise die folgenden sind:
  • (a) man verwirklicht in einer Absorptionsstufe einen Kontakt zwischen einer gasförmigen Phase, die den gelösten Stoff darstellt und einer flüssigen Phase, die das Lösungsmittel darstellt, indem man eine Lösung S erhält,
  • (b) man bringt eine erste Fraktion S₁ der Lösung S in eine Heizzone, in der sie wenigstens teilweise durch Wärmeaustausch mit einer äußeren Flüssigkeit bei der Austreibungszone verdampft wird,
  • (c) man verwirklicht einen Gegenstromkontakt zwischen der Dampfphase, die aus der Verfahrensstufe (b) resultiert und einer zweiten Fraktion S₂ der Lösung S,
  • (d) man kondensiert die Dampfphase, die aus der Stufe (c) resultiert, indem Wärme an eine äußere Flüssigkeit abgegeben wird,
  • (e) man verdampft wenigstens teilweise die Lösung, die aus der Stufe (d) resultiert, indem man Wärme einer äußeren Flüssigkeit entnimmt und
  • (f) man führt der Absorptionszone die Dampfphase wieder zu, die aus der Stufe (e) resultiert und die flüssige Phase, die aus den Stufen (b) und (c) resultiert.
Es ist im allgemeinen vorteilhaft, um die Wärme, die zum Durchführen der Verdampfung der Lösung S₁ dient, besser auszunutzen, einen Wärmeaustausch zu verwirklichen, der einer Art des Kontaktes entspricht, der so nahe wie möglich zum Gegenstrom ist.
Die thermischen Niveaus der äußeren Flüssigkeiten, mit denen die thermischen Austausche durchgeführt werden, sind in den Fällen 1 und 2, die im vorigen erwähnt wurden, verschieden.
Im Falle 1 wird die Absorptionsstufe bei einem Druck verwirklicht, der höchstens dem Druck der Austreibungsstufe gleich ist, indem Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall A geliefert wird und indem eine Lösung S erhalten wird, die desorbiert wird, indem Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall B entnommen wird, und in dem eine Dampfphase produziert wird, die sich wenigstens teilweise bei einem Druck kondensiert, der in der Nähe des Druckes der Austreibungszone liegt, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall A geliefert wird, und die wenigstens teilweise bei einem Druck verdampft, der in der Nähe des Druckes der Absorptionszone liegt, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall C entnommen wird, und die der Absorptionszone zurückgeführt wird.
Eine bevorzugte Vorrichtung gemäß diesem Fall besteht auch darin
  • (1) auf einem ersten Druckniveau wenigstens einen Teil der Flüssigkeit des flüssigen Kältemittels, das den gelösten Stoff bildet, in einem Austauscher zu entspannen und zu verdampfen, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit entnommen wird, und Wärme zwischen der Dampfphase, die von dem vorgenannten verdampften, flüssigen Kältemittel gebildet wurde, und der flüssigen Phase, die von dem vorgenannten flüssigen Kältemittel vor der Entspannung gebildet wird, auszutauschen.,
  • (2) dieses flüssige Kältemittel in einer flüssigen Phase zu absorbieren, die von der verarmten Lösung gebildet wird, die aus der Austreibungsstufe austritt, wobei die Absorptionswärme auf eine äußere Flüssigkeit wie Wasser oder Luft in einem Austauscher übertragen wird,
  • (3) die angereicherte Lösung, die so erhalten wurde, weiterzupumpen, um sie einem zweiten Druckniveau zuzuführen, das in der Nähe des Druckes liegt, der in der Austreibungsstufe herrscht, und die Wärme zwischen der vorgenannten angereicherten Lösung und der verarmten Lösung, die aus der Austreibungsstufe kommt, auszutauschen,
  • (4) die vorgenannte angereicherte Lösung in zwei Fraktionen S₁ und S₂ aufzuteilen, und die Wärme zwischen der Fraktion S₁ und der verarmten Lösung, die aus der Austreibungsstufe kommt, auszutauschen,
  • (5) wenigstens teilweise die Fraktion S₁ in einem Austauscher zu verdampfen, wobei Wärme von einer äußeren Flüssigkeit entnommen wird,
  • (6) das Gemisch Flüssigkeit-Dampf, das somit erhalten wurde, am Boden der Austreibungsstufe einzuführen,
  • (7) die Fraktion S₂ in die Austreibungsstufe an einem Punkt einzuführen, der über einer Stripping-Zone liegt, in der das flüssige Kältemittel, das in der Fraktion S₂ in Lösung enthalten ist, wenigstens teilweise von der Dampfphase durch direkten Gegenstromkontakt desorbiert wird, die vom Boden der Austreibungsstufe kommt,
  • (8) die Dampfphase, die der vorgenannten Stripping-Zone entströmt, in einer Rektifikationszone zu rektifizieren, die über dem Einspeisungspunkt der Fraktion S₂ angeordnet ist, wobei ein direkter Gegenstromkontakt zwischen der Dampfphase und einem flüssigen Rückfluß verwirklicht wird,
  • (9) die Dampfphase zu kondensieren, die der Rektifikationszone entströmt, wobei die Kondensationswärme in einem Austauscher auf eine äußere Flüssigkeit wie Wasser oder Luft übertragen wird,
  • (10) ein Teil der flüssigen Phase, die somit in der Stufe 8 enthalten wurde, als Rückfluß zurückzuführen, wobei die verbleibende Fraktion der Stufe (1) zurückgeführt wird, und
  • (11) der Austreibungsstufe eine verarmte Lösung zu entnehmen und sie der Stufe (2) zurückzuführen.
    (Der Ausdruck "Stripping-Zone" steht für "Abstreifzone".)
Im Falle 2 wird die Absorptionsstufe bei einem Druck verwirklicht, der wenigstens gleich dem Druck der Austreibungsstufe ist, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall A geliefert wird und eine Lösung S erhalten wird, die dadurch ausgetrieben wird, daß Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall entnommen wird, und eine Dampfphase produziert wird, die wenigstens teilweise bei einem Druck kondensiert wird, der dem Druck der Austreibungsstufe benachbart ist, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit in einem Temperaturintervall C geliefert wird, und die wenigstens teilweise bei einem Druck wiederverdampft wird, der dem Druck der Absorptionsstufe benachbart ist, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit bei einem Temperaturniveau B entnommen wird, und die der Absorptionsstufe zurückgeführt wird.
Eine bevorzugte Vorrichtung, die diesem Falle entspricht, besteht darin
  • (1) die Dampfphase, die einer Austreibungsstufe entströmt, in Gegenwart eines flüssigen Zuschusses zu kondensieren, wobei die Wärme einer äußeren Flüssigkeit wie Wasser oder Luft in einem Austauscher bei einem ersten Druckniveau abgegeben wird, nachdem Wärme mit der flüssigen Phase, die aus dem vorgenannten Austauscher kommt, ausgetauscht worden ist,
  • (2) die vorgenannte flüssige Phase umzupumpen, um sie einem zweiten Druckniveau zuzuführen, das dem Druck benachbart liegt, der in der Absorptionsstufe existiert,
  • (3) wenigstens teilweise die vorgenannte flüssige Phase zu verdampfen, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit entnommen wird, nachdem Wärme, wie im Verlauf der Stufe (1) angegeben, ausgetauscht worden ist,
  • (4) die Dampfphase und die flüssige Phase voneinander zu trennen,
  • (5) der Stufe (1) einen Teil der flüssigen Phase zuzuführen, die aus der Stufe (4) nach Entspannung als flüssiger Zuschuß zur Dampfphase, die aus der Austreibungsstufe kommt, entströmt,
  • (6) die verbleibende Fraktion mit der angereicherten Lösung zu mischen, die der Absorptionsstufe entströmt,
  • (7) das somit erhaltene Gemisch durch Wärmeaustausch mit einer ersten Fraktion des vorgenannten Gemisches vorzukühlen, die entspannt und wenigstens teilweise verdampft ist,
  • (8) das Gemisch, das aus der Stufe (7) kommt, in drei Fraktionen F1, F2 und F3 aufzuteilen, deren erste F1 durch Verdampfung gestattet, die Vorkühlung wie im Verlauf der Stufe (7) beschrieben auszuführen, wobei das erhaltene Flüssigkeit-Dampf-Gemisch am Boden der Austreibungsstufe eingeführt wird, deren zweite F2 die Fraktion F2 bildet, die entspannt und dem Oberteil der Austreibungsstufe zugeführt wird, und deren dritte F3 die Fraktion S₁ bildet, die entspannt und wenigstens teilweise verdampft wird, wobei Wärme einer äußeren Flüssigkeit entnommen wird, und wobei das Flüssigkeits- Dampf-Gemisch, das somit erhalten wurde, dem Boden der Austreibungsstufe zugeführt wird
  • (9) in der Austreibungsstufe einen direkten Gegenstromkontakt zwischen der flüssigen Phase und der Dampfphase herzustellen, wobei am Boden der Austreibungsstufe eine verarmte Lösung aufgefangen wird,
  • (10) eine Absorptionsstufe durchzuführen, wobei die verarmte Lösung, die der Stufe (9) entströmt, und die Dampfphase, die der Stufe (4) entströmt, in Kontakt gebracht werden und wobei eine angereicherte Lösung erhalten wird, und
  • (11) die angereicherte Lösung, die aus der Stufe (10) kommt, der Stufe (6) zurückzuführen.
Die Absorptionsstufe kann dadurch verwirklicht werden, daß man direkt die Dampfphase, die aus der Stufe (4) kommt, mit der verarmten Lösung mischt, die aus der Stufe (9) kommt, und indem man die Absorptionswärme an eine äußere Flüssigkeit bzw. ein Fluid abgibt, wie zum Beispiel Wasser oder Luft. Es ist gleichermaßen möglich, diese Absorptionsstufe dadurch auszuführen, daß man einen Gegenstromkontakt zwischen einer ersten Fraktion der flüssigenn Phase, die aus der Austreibungsstufe resultiert, mit der Dampfphase, die aus der Austreibungsstufe resultiert, herstellt, indem man die Dampfphase, die aus dem vorgenannten Gegenstromkontakt resultiert, mit einer zweiten Fraktion der vorgenannten flüssigen Phase mischt, wobei die Flüssigkeits-Dampfphase, die somit erhalten wurde, kondensiert wird und im Verlaufe der Kondensation des vorgenannten Gemisches die Wärme einer äußeren Flüssigkeit geliefert wird.
Es ist leicht zu erkennen, daß jeder der im vorangegangenen definierten Wärmeaustausche in einer oder mehreren Stufen durchgeführt werden kann, wobei sich die Austausche entweder mit einer einzigen äußeren Flüssigkeit oder mit mehreren Flüssigkeiten abspielen. Desgleichen können sich die thermischen Austausche auf unterschiedlichen Temperaturniveaus abspielen, die sich im selben Intervall befinden. Zum Beispiel können sich in den Fällen 1 und 2 die beiden Austauscher im Intervall B abspielen, ohne daß gezwungenermaßen gleiche Temperaturen eingesetzt werden.
In bestimmten Fällen und insbesondere im Falle der Kälteproduktion, ist es notwendig, am Ausgang der Austreibungsstufe eine an Stoff praktisch reine Dampfphase zur Verfügung zu haben, der den gelösten Stoff im Verlaufe der Absorptionsstufe bildet. In diesem Falle ist es notwendig, über der Austreibungsstufe eine Rektifikationsstufe vorzusehen, wobei die Rektifikation durch Gegenstromkontakt verwirklicht wird, zum Beispiel in einer Bodenkolonne, zwischen der Dampfphase, die die Austreibungsstufe verläßt, und einem Teil der flüssigen Phase, die aus der Kondensation des Dampfes hervorgeht, der die vorgenannte Rektifikationszone verläßt.
Die Erfindung bezieht sich ganz insbesondere auf den Fall, wo der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) Ammoniak ist und das Lösungsmittel Wasser. Jedoch können andere gelöste Stoffe und andere Lösungsmittel rein oder gemischt verwendet werden.
Das Lösungsmittel kann gleichermaßen ein organisches Lösungsmittel wie zum Beispiel Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, N-Methylpyrrolidon, Tetraäthylen- Glycoldimethyläther, Tributylphosphat, Äthylen­ glycol, Diäthylenglycol, Phenylalkohol oder Anilin oder ferner ein Kohlenwasserstoff der zum Beispiel aus den Paraffin-Kohlenwasserstoffen ausgewählt wurde.
Der gelöste Stoff (dessen Siedepunkt oder Sublimationspunkt unter demjenigen des Lösungsmittels liegt) kann außer Ammoniak ein Kohlenwasserstoff sein, wie zum Beispiel Propan, Butan, Pentan oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff, wie zum Beispiel Difluorchlormethan, Fluordichlormethan oder Difluordichlormethan, unter der Bedingung, daß er in dem Lösungsmittel löslich ist, wobei sich die Lösung unter Wärmeabgabe abspielt.
Im allgemeinen kann jedes Paar Arbeitsmittel-Lösungsmittel unter der Bedingung geeignet sein, daß die benutzten Produkte chemisch stabil sind unter den Temperatur- und Druckbedingungen, bei denen man arbeitet, und unter der Bedingung, daß das Arbeitsmittel und das Lösungsmittel rein oder gemischt unter den Temperatur- und den Druckbedingungen, bei denen man arbeitet, verdampft werden können, wobei die Flüchtigkeit des Arbeitsmittels in jedem Falle über derjenigen des Lösungsmittels liegt, und unter der Bedingung, daß sich der gelöste Stoff im Lösungsmittel unter Wärmeabgabe löst.
Der Druck der Austreibungsstufe wird vorzugsweise zwischen einschließlich 1 und 20 bar liegen.
Die Fraktion der Lösung S₁ stellt vorzugsweise 10 bis 90% und insbesondere 10 bis 70% der Lösung S dar, wobei der Rest die Fraktion S₂ bildet.
Die Temperatur der äußeren Flüssigkeit bei der Desorptionsstufe, die die zur Verdampfung der Lösung S₁ notwendige Wärme liefert, liegt in einem Temperaturintervall von 0 bis 200°C und bevorzugterweise von 50 bis 150°C.
Die Absorptionsstufen und die Austreibungsstufen werden bevorzugterweise von Säulen des Types gebildet, die am häufigsten in der Chemietechnik verwendet werden, um diese Art von Operationen durchzuführen, jedoch andere Vorrichtungen, insbesondere Vorrichtungen, die eine mechanische Bewegung beinhalten, können eingesetzt werden.
Die zwischen einer gasförmigen Phase und einer flüssigen Phase bewirkten Mischungen können entweder durch einfache Reihen-Mischung bewirkt werden oder in einem Gefäß, das eine mechanische Bewegung beinhaltet, oder auch in einer Kontaktstufe des Rieseltyps oder des Plattentyps oder des Füllkörpertyps. Diese vorgenannten Mischungen und die Lieferung von Wärme durch wenigstens teilweise Kondensation der vorgenannten Mischungen können entweder aufeinanderfolgend bewirkt werden, wobei die Mischstufe vom Austauscher getrennt sein kann, indem die Wärme nach außen geliefert wird, oder gleichzeitig, zum Beispiel dadurch, daß man die Mischung in einem Tank durchführt, der mit einem Abkühlungsaustauscher ausgerüstet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Beispiele 1 und 2 stellen die Erfindung dar. Aus Gründen der Vereinfachung werden die Fig. 2 und 3 in Beziehung mit den Beispielen 1 und 2 beschrieben, jedoch bleibt ihre Bedeutung allgemein und darf nicht als Begrenzung der im einzelnen ausgeführten vorgenannten Beispiele interpretiert werden.
Beispiel 1
Das Beispiel ist in der Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich um eine Vorrichtung, die dem Fall entspricht, der im vorigen als Fall 1 bezeichnet wurde.
Über die Leitung 1 läßt man in die Bodensäule C 1 einen Durchfluß von 9 T/h einer Flüssigkeits-Dampf-Mischung eintreten, deren Zusammensetzung folgende Gewichtsanteile aufweist:
NH₃= 47% H₂O= 53%
Am Boden der Säule C 1 trennen sich die flüssige Fraktion und die Dampffraktion, die 4,2 T/h darstellt. Die flüssige Fraktion mischt sich mit der Flüssigkeit, die von der ersten Platte, die über dem Boden der Säule angeordnet ist, austritt, und die Dampffraktion wird den Platten zugeführt.
Die Säule C 1 beinhaltet 11 Platten und arbeitet bei einem Druck im Oberteil von 13,72 bar.
Im Oberteil fängt man einen Ammoniakdampf auf, dessen Reinheit größer als 99% ist. Dieser Dampf wird in dem Austauscher E 101 durch Abkühlung bis auf eine Temperatur von 35°C mit Hilfe von Kühlwasser (im Temperaturintervall A der allgemeinen Definition) kondensiert. Über den Austauscher E 101 entnimmt man 1,16 × 10⁶ Kcal/h.
Das Kondensat wird in dem Tank B 1 aufgefangen, und ein Durchsatz an Kondensat, der 10% des am Ausgang des Austauschers E 101 aufgefangenen Kondensates darstellt, wird durch die Pumpe P 2 und die Leitung 3 als Rückfluß in die Säule C 1 zurückgeführt. Die übrige Fraktion wird über die Leitung 4 im Austauscher E 103 zugeführt, von wo sie durch die Leitung 5 austritt. Sie wird dann über das Ventil V 1 bis auf einen Druck von 3,92 bar entspannt und verdampft in dem Austauscher E 107 bei einer Temperatur von -3°C, indem sie eine äußere Flüssigkeit im Temperaturintervall C der allgemeinen Definition abkühlt. Man entnimmt somit 1 × 10⁶ Kcal/h. Der Ammoniakdampf wird über die Leitung 6 dem Austauscher E 103 zugeführt, von wo er über die Leitung 7 austritt.
Indem dieser Dampf mit der Lösung, die über die Leitung 8 ankommt, gemischt wird, erhält man eine Mischung von Wasser und Ammoniak, die 47 Gew.-% Ammoniak enthält. Diese Mischung wird in dem Austauscher E 102 durch Abkühlung bis auf 35°C mit Hilfe vom Kühlwasser im Temperaturintervall A der allgemeinen Definition kondensiert.
Die erhaltene Lösung tritt aus dem Austauscher E 102 über die Leitung 9 aus, wird in dem Tank B 2 aufgefangen, über die Pumpe P 1 wieder aufgenommen und dem Austauscher E 104 zugeführt, von dem sie über die Leitung 10 flüssig bei einer Temperatur von 80°C austritt. Ein Durchsatz von 9,45 T/h wird durch die Leitung 11 der Säule C 1 über der fünften Platte vom Boden aus gezählt, zugeführt. Die übrige Fraktion wird über die Leitung 12 dem Austauscher E 105 zugeführt, von wo sie über die Leitung 13 bei einer Temperatur von 100°C austritt. Sie wird dann im Austauscher E 106 zugeführt, indem sie zunehmend zwischen 100 und 140°C verdampft wird, wobei Wärme von einer äußeren Flüssigkeit bezogen wird, die über die Leitung 14 bei 150°C ankommt und über die Leitung 15 bei 110°C austritt (Temperaturintervall B der allgemeinen Definition). Man führt somit der Vorrichtung 1,6 x 10⁶ Kcal/h zu. Am Boden der Säule C 1 gewinnt man eine flüssige Phase, die 23 Gew.-% NH₃ enthält, die über die Leitung 16 dem Austauscher E 105 zugeführt wird, von wo sie über die Leitung 17 austritt, dann dem Austauscher E 104, von wo sie über die Leitung 18 dem Entspannungsventil V 2 zugeführt wird.
Beispiel 2
Das Beispiel ist in der Fig. 3 dargestellt. Es handelt sich um eine Vorrichtung, die dem Fall entspricht, der im Vorangegangenen als Fall 2 bezeichnet wurde.
In der Säule C 6 läßt man über die Leitung 68 einen Dampfdurchsatz von 5,75 T/h ankommen, dessen Zusammensetzung an Gewichtsanteilen die folgende ist:
NH₃= 80% H₂O= 20%
Die Säule C 6 enthält 6 Platten und arbeitet bei einem Druck im Oberteil von 19,6 bar. Die Dampfphase, die über die Leitung 68 ankommt, wird in der Säule C 6 mit einer Lösung in Kontakt gebracht, die über die Leitung 60 ankommt und 4 Gew.-% Ammoniak enthält.
Über die Leitung 62 erhält man eine Dampfphase, die mit einem Durchsatz von 7,03 T/h (Leitung 61) der gleichen Zusammensetzung wie derjenigen der flüssigen Phase gemischt wird, die über die Leitung 60 ankommt. Die Flüssigkeits-Dampfmischung wird dem Austauscher E 116 zugeführt, in dem sie kondensiert, wobei 2,04 × 10⁶ Kcal/h einem Wasserdurchsatz abgegeben werden, der bei 150°C verdampft (Temperaturintervall A der allgemeinen Definition).
Die Wasser-Ammoniak-Mischung verläßt den Austauscher E 116 über die Leitung 64 kondensiert, und die erhaltene Lösung wird mit der Lösung gemischt, die die Säule C 6 über die Leitung 67 verläßt. Die Mischung der beiden Lösungen wird in die Leitung 96 geschickt und einem Flüssigkeitsdurchsatz von 1,1 T/h (Leitung 95), der vom Tank B 5 kommt, zugefügt. Die somit erhaltene Lösung wird über die Leitung 97 dem Austauscher E 117 zugeführt.
In dem Austauscher E 117 kommt die Lösung über die Leitung 97 an und wird von 155 auf 115°C durch Austausch mit einem Durchsatz von 4,15 T/h abgekühlt, der der Lösung entnommen wird, die den Austauscher E 117 über die Leitung 98, entspannt über das Ventil V 10 und teilweise verdampft zwischen 105 und 145°C verläßt.
Die Fraktion der Lösung, die über die Leitung 98 ankommt, die nicht dem Austauscher E 117 zugeführt wird, tritt durch das Ventil V 9 und wird teilweise in dem Austauscher E 118 zwischen 105 und 145°C verdampft. Man entnimmt somit 2,403 × 10⁶ Kcal/h von einer äußeren Flüssigkeit, die ein Ölabfluß ist, der von einer Destillationssäule herkommt, und die bei 160°C ankommt und bei 119°C austritt (Temperaturintervall B der allgemeinen Definition). Die Flüssigkeits- Dampf-Mischung, die den Austauscher E 118 über die Leitung 91 verläßt, fügt sich der Flüssigkeits- Dampf-Mischung zu, die den Austauscher E 117 über die Leitung 93 verläßt, und die Flüssigkeits-Dampf- Mischung, die daraus resultiert, wird über die Leitung 88 der Säule C 7 zugeführt. Am Boden der Säule C 7 trennen sich die flüssige Fraktion und die Dampffraktion. Die Dampffraktion wird mit der flüssigen Phase, die über die Leitung 94 ankommt und über das Ventil V 11 entspannt ist, in Kontakt gebracht. Die Säule C 7 beinhaltet 12 Platten und arbeitet bei einem Druck im Oberteil von 6,08 bar. Der Dampf, der am oberen Teil durch die Leitung 72 austritt, wird mit der Lösung gemischt, die über die Leitung 74 ankommt, und das Flüssigkeits-Dampf-Gemisch wird über die Leitung 73 dem Austauscher E 119 zugeführt. Am Ausgang des Austauschers E 119 wird das Flüssigkeits-Dampf- Gemisch dem Kondensator E 120 zugeführt, indem es bis auf 30°C durch einen Wasserdurchsatz abgekühlt wird (Temperaturintervall C der allgemeinen Definition).
Die erhaltene Lösung enthält 55 Gew.-% Ammoniak. Sie wird in dem Tank B 6 aufgefangen und durch die Pumpe P 7 dem Austauscher E 119 zugeführt, von wo sie bei einer Temperatur von 105°C austritt, und dann über die Leitung 85 dem Austauscher E 121 zugeführt wird. In dem Austauscher E 121 wird sie zunehmend verdampft bis auf 145°C. Man entnimmt somit 1,604 ×10⁶ Kcal/ h einer äußeren Flüssigkeit, die ein zweiter Ölausfluß ist, der von der selben Destillationssäule kommt, wie der Ölausfluß, der dem Austauscher E 118 zugeführt wird. Diese äußere Flüssigkeit kommt bei 160°C an und tritt bei 116°C aus (Temperaturintervall B der allgemeinen Definition). Die Flüssigkeits- Dampf-Mischung, die den Austauscher E 121 verläßt, wird in dem Tank B 5 aufgefangen. Die flüssige Phase verläßt die Leitung 92. Sie wird in zwei Fraktionen getrennt, die über die Leitung 95 und 75 austreten.
So, wie es in diesem Beispiel dargestellt ist, kann die Lösung die der Austreibungsstufe zugeführt wird, in mehr als zwei Fraktionen aufgeteilt werden, die notwendigerweise S₁ und S₂ umfassen. Somit kann eine Fraktion der Lösung, die zu der Austreibungsstufe geht, verschieden von S₁ und S₂, getrennt (E 117) zu dem Zweck verdampft werden, um die vorgenannte Lösung abzukühlen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Vervollkommnung der Austreibung und zum Wärmeaustausch bei Wärmepumpen und Kältemaschinen auf Absorptionsbasis, das eine Absorptionsstufe für einen Arbeitsmitteldampf (gelöster Stoff) in einer flüssigen Lösungsmittelphase umfaßt und eine Lösung (S) liefert, und eine Stufe für die wenigstens teilweise Austreibung des vorgenannten gelösten Stoffes aus der Lösung (S) durch Verdampfung, wobei eine gasförmige Phase des Arbeitsmittels und eine flüssige Phase des Lösungsmittels geliefert wird und sich die vorgenannte Verdampfung unter Wärmezufuhr durch indirekten Austausch mit einer äußeren Heizflüssigkeit abspielt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) ein Teil (S₁) der Lösung (S) wenigstens teilweise über einem zunehmenden Temperaturintervall durch indirekten Wärmeaustausch mit der vorgenannten äußeren Flüssigkeit in einer Wärmeaustauschstufe verdampft wird und
  • b) man den resultierenden Dampf (V′) von der nicht verdampften Flüssigkeit (L′) trennt und
  • c) man diese letztere entnimmt und
  • d) man den Dampf (V′) in direkten Kontakt im Gegenstrom mit einem anderen Teil (S₂) der Lösung (S) bringt, um diese auszutreiben, und
  • e) man getrennt die Dampfphase (V) und die flüssige Phase (L′′), die diesem Gegenstromkontakt entspringt, entnimmt, wobei die Dampfphase (V) die ausgetriebene gasförmige Phase des gelösten Stoffes (Arbeitsmittel) bildet und die flüssigen Phasen (L′) und (L′′), die entnommen worden sind, die flüssige ausgetriebene Phase bilden, und
  • f) daß man die ausgetriebene flüssige Phase der Absorptionszone zuführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Heizflüssigkeit eine äußere Wärmequelle für die Gesamtheit ist, die von der Wärmepumpe oder der Kältemaschine gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung (S₁) durch Wärmeaustausch, der im Gegenstrom mit der äußeren Flüssigkeit bewirkt wird, verdampft wird, die wenigstens einen Teil der Verdampfungswärme liefert.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) Ammoniak und das Lösungsmittel Wasser ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) ein Kohlenwasserstoff und das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gelöste Stoff (Kälte- bzw. Arbeitsmittel) ein halogenierter Kohlenwasserstoff ist und das Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittel.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktion der Lösung (S₁) 10 bis 90% der Lösung (S) darstellt und der Rest die Fraktion (S₂).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Austreibungsstufe von 1 bis 20 bar beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der äußeren Flüssigkeit bei der Austreibungszone, die die Wärme liefert, die zur Verdampfung der Lösung (S₁) notwendig ist, sich in einem Temperaturintervall von 0°C bis 200°C befindet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf, der aus der Austreibungszone austritt, durch Kontakt im Gegenstrom mit einem Teil der flüssigen Phase rektifiziert wird, die von der Kondensation des vorgenannten Dampfes hervorgerufen wird.
DE19792948772 1978-12-11 1979-12-04 Vervollkommnung der desorptionsstufe von waermepumpen und kaeltemaschinen auf absorptionsbasis Granted DE2948772A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7835010A FR2444242A1 (fr) 1978-12-11 1978-12-11 Perfectionnement a l'etape de desorption des pompes a chaleur et machines frigorifiques a absorption

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2948772A1 DE2948772A1 (de) 1980-06-19
DE2948772C2 true DE2948772C2 (de) 1987-10-22

Family

ID=9216025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792948772 Granted DE2948772A1 (de) 1978-12-11 1979-12-04 Vervollkommnung der desorptionsstufe von waermepumpen und kaeltemaschinen auf absorptionsbasis

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4294080A (de)
JP (1) JPS5582268A (de)
BE (1) BE880457A (de)
CA (1) CA1137768A (de)
DE (1) DE2948772A1 (de)
ES (1) ES486729A1 (de)
FR (1) FR2444242A1 (de)
GB (1) GB2037964B (de)
IT (1) IT1126496B (de)
NL (1) NL186270C (de)
SE (1) SE434428B (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409804A (en) * 1981-04-01 1983-10-18 Sork Mark P Vehicle anti-theft locking device
FR2504249A1 (fr) * 1981-04-15 1982-10-22 Inst Francais Du Petrole Procede de production de froid et/ou de chaleur au moyen d'un cycle a absorption
US4439994A (en) * 1982-07-06 1984-04-03 Hybrid Energy Systems, Inc. Three phase absorption systems and methods for refrigeration and heat pump cycles
FR2539220A1 (fr) * 1983-01-10 1984-07-13 Inst Francais Du Petrole Procede de production de froid et/ou de chaleur au moyen d'un cycle a absorption comportant au moins deux etapes d'absorption
US9827602B2 (en) 2015-09-28 2017-11-28 Tesla, Inc. Closed-loop thermal servicing of solvent-refining columns

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2103596A (en) * 1935-01-23 1937-12-28 Paul M Raigorodsky Air conditioning system
US2287441A (en) * 1939-06-13 1942-06-23 York Ice Machinery Corp Absorption refrigeration system
US2781644A (en) * 1953-11-11 1957-02-19 Vschp Vyzkumny Ustav Stroju Ch Method for operating an absorption refrigerating system
GB786519A (en) * 1955-03-31 1957-11-20 Low Temperature Developments L Improvements in absorption refrigerating machines
US2826049A (en) * 1955-10-13 1958-03-11 Phillips Petroleum Co Improved low temperature absorption refrigeration
FR2075236A5 (de) * 1971-01-05 1971-10-08 Schlichtig Ralph
US3828575A (en) * 1973-04-13 1974-08-13 Columbia Gas Syst Service Corp Compact heating and cooling system
DE2330216A1 (de) * 1973-06-14 1975-01-02 Hoehne Geb Kimmel Hanna Ursula Verfahren zum pumpen von waerme
FR2321098A1 (fr) * 1975-08-14 1977-03-11 Inst Francais Du Petrole Thermotransformateur a absorption
US4127009A (en) * 1977-05-12 1978-11-28 Allied Chemical Corporation Absorption heat pump absorber unit and absorption method
FR2437588A1 (fr) * 1978-09-28 1980-04-25 Inst Francais Du Petrole Perfectionnement aux absorbeurs utilises dans les pompes a chaleur et machines frigorifiques a absorption

Also Published As

Publication number Publication date
US4294080A (en) 1981-10-13
JPS6131793B2 (de) 1986-07-22
FR2444242A1 (fr) 1980-07-11
NL186270B (nl) 1990-05-16
BE880457A (fr) 1980-06-06
SE7910148L (sv) 1980-06-12
CA1137768A (fr) 1982-12-21
GB2037964A (en) 1980-07-16
NL186270C (nl) 1990-10-16
SE434428B (sv) 1984-07-23
JPS5582268A (en) 1980-06-20
GB2037964B (en) 1983-07-20
FR2444242B1 (de) 1983-11-18
DE2948772A1 (de) 1980-06-19
IT7927904A0 (it) 1979-12-07
ES486729A1 (es) 1980-06-16
NL7908882A (nl) 1980-06-13
IT1126496B (it) 1986-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3014320C2 (de)
DE3033729C2 (de)
EP3316981B1 (de) Destillationseinrichtung umfassend eine kolonne, mit drei oder mehreren hintereinander flüssigkeitsdurchströmten zellen und verfahren zur destillation oder extraktivdestillation unter verwendung der destillationseinrichtung
DE2938232C2 (de)
DE2920270C2 (de) Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoff
DE620077C (de) Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen
DE1619728C3 (de) Tieftemperaturrektifikations verfahren zum Trennen von Gasgemischen aus Bestandteilen, deren Siedetemperaturen weit auseinanderliegen
DE2659796C2 (de)
DE102007063347A1 (de) Verfahren zur Abtrennung von leichtsiedenden Komponenten aus einem Kohlenwasserstoffstrom
EP1284928B1 (de) Verfahren zur herstellung konzentrierter salpetersäure sowie anlage zur durchführung eines solchen verfahrens
DE2635557A1 (de) Verfahren zur erzeugung von waerme mittels eines absorptions-thermotransformators
DE2951557C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines thermischen Stofftrennprozesses mit integrierter Wärmerückführung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2948772C2 (de)
EP0496060A2 (de) Verfahren zur Abtrennung von Aromaten aus Kohlenwasserstoffgemischen beliebigen Aromatengehaltes
DE1960301A1 (de) Kuehleinrichtung zur Verfluessigung eines Verbrauchsgasstroms und Verfahren zur Verfluessigung
DE3229883A1 (de) Verfahren und einrichtung zur herstellung von gereinigtem aethylen
DE589916C (de) Verfahren zur Gewinnung von an Sauerstoff angereicherten Gemischen aus Luft
DE1056634B (de) Verfahren zur Waermerueckgewinnung aus Stroemen von Gasen, Daempfen oder deren Gemischen mit einem Anfeuchtungs- und einem Trocknungsarbeitsgang
DE807812C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Destillieren und Kondensieren
DE610503C (de) Verfahren zur gleichzeitigen Zerlegung von verfluessigten Gasgemischen und anderen Fluessigkeitsgemischen mit mehr als zwei Bestandteilen durch Rektifikation
AT144015B (de) Verfahren zur gleichzeitigen Zerlegung von verflüssigten Gasgemischen oder sonstigen Flüssigkeitsgemischen durch Rektifikation in drei Bestandteile.
DE621453C (de) Verfahren zum Zerlegen von Gasgemischen, wie Koksofengas
DE4003120C1 (en) Liq. mixture thermal separation method - heating re-concentrating solvent stream and mixture stream before combining at end for supply
DE3619707C2 (de)
DE511216C (de) Kontinuierlich arbeitender Absorptionskaelteapparat

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: F24J 3/00

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee