DE3726669A1 - Equipment for generating cold, vacuum and heat - Google Patents
Equipment for generating cold, vacuum and heatInfo
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- F25B29/00—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
- F25B29/003—Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Apparatur, welche gleichzeitig Kälte, Wärme und Vakuum erzeugt, regelt bzw. konstant hält und bei 100%iger Lösungsmittelrückgewinnung und 100%iger Wassereinsparung, bei Destillation, Extraktionen und Konzentrationen in Destillations anlagen, z. B. Vakuum-Rotations-Verdampfer, bestehend aus einem Verdampferkolben mit Heizbad, einem Kondensationskühler und einem Auffangkolben, zur Verfügung stellt.The invention relates to an apparatus which simultaneously cold, Heat and vacuum creates, regulates or keeps constant and at 100% Solvent recovery and 100% water saving, at Distillation, extractions and concentrations in distillation plants, e.g. B. vacuum rotary evaporator, consisting of a Evaporator flask with heating bath, a condensation cooler and one Collecting flask, provides.
Zum Abtrennen und Rückgewinnen von Lösungsmitteln aus Stoffgemischen mit Vakuum-Destillations-Anlagen wird in der Regel für die Heizung elektrische Energie eingesetzt und für die Kühlung sowie für die Er zeugung von Vakuum bei Labor- und Technikum-Anlagen zum Betreiben einer Wasserstrahlpumpe Frischwasser verwendet. Hierdurch entstehen erhebliche Kosten und Umweltschäden, da das Frischwasser nach der Nutzung als Abwasser entsorgt werden muß und Gebühren für Frischwasser und Abwasser berücksichtigt werden müssen. Hinzu kommt, daß die Lösungs mittel, welche durch die hohe Temperatur des zur Kühlung eingesetzten Frischwassers und das meist zu hohe, undefinierte und nicht konstant gehaltene Vakuum nicht im Kühler kondensieren und über die Vakuumpumpe in die Umwelt gelangen, aus der sie nicht mehr entfernt werden können, z. B. die chlorierten Kohlenwasserstoffe.For separating and recovering solvents from mixtures of substances Vacuum distillation equipment is usually used for heating electrical energy used and for cooling and for the Er Generation of vacuum in laboratory and pilot plant for operation a water jet pump uses fresh water. This creates considerable costs and environmental damage since the fresh water after the Use as wastewater must be disposed of and fresh water fees and waste water must be taken into account. Add to that the solution medium, which due to the high temperature of the cooling Fresh water and mostly too high, undefined and not constant held vacuum do not condense in the cooler and via the vacuum pump get into the environment from which they can no longer be removed, e.g. B. the chlorinated hydrocarbons.
Der Wasserverbrauch einer Laboranlage muß im Durchschnitt beim Einsatz einer Wasserstrahlpumpe mit 600 l/h Frischwasser = 600 l/h Abwasser be rechnet werden, wobei nicht berücksichtigt ist, daß häufig das Wasser auch dann läuft, wenn die Destillationsanlage nicht betrieben wird. On average, the water consumption of a laboratory system must be used a water jet pump with 600 l / h fresh water = 600 l / h waste water be calculated, not taking into account that often the water too then runs when the distillation plant is not in operation.
Die teilweise hochgiftigen nicht kondensierten Lösungsmittel schädigen nicht nur die Umwelt, sondern sind auch als Kostenfaktor zu berücksichtigen, da sie nach der Destillation wieder verwendet werden können.The partially highly toxic non-condensed solvents not only damage the environment, but are also a cost factor to be taken into account as they are reused after distillation can be.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Apparatur zu entwickeln, welche das Betreiben von Destillationsanlagen ohne Frisch wasserverbrauch bei geringstem Energieeinsatz und 100%iger Lösungs mittelrückgewinnung ermöglicht.The invention is therefore based on the object of an apparatus develop which operate distillation plants without freshness water consumption with minimum energy consumption and 100% solution recovery of funds enabled.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Kälte kompressor mit einem Kältemittelkreislauf, in dem ein Kältemittel in gasförmigem Zustand verdichtet, dann verflüssigt, unterkühlt, entspannt, verdampft und erneut verdichtet eingesetzt wird und die Kondensations wärme des Kältemittelkreislaufs mit Hilfe eines Wärmetauschers, einer Umwälzpumpe und einem Heizmedium dem Heizbad für den Verdampferkolben und die Verdampfungskälte des Kältemittelkreislaufs zunächst einer Kühl falle, einem Kältespeicher und mit einer Umwälzpumpe und einem Kühlmedium dem Kühler der Destillationsanlage zugeführt wird.This object is achieved in that a cold compressor with a refrigerant circuit, in which a refrigerant in gaseous state compressed, then liquefied, supercooled, relaxed, evaporated and used again compressed and the condensation heat the refrigerant circuit with the help of a heat exchanger, one Circulation pump and a heating medium to the heating bath for the evaporating flask and the evaporative cooling of the refrigerant circuit first a cooling trap, a cold accumulator and with a circulation pump and a cooling medium is fed to the cooler of the distillation plant.
Zur Regelung der Heizbadtemperatur wird ein luftgekühlter Wärmetauscher in den Kältemittelkreislauf oder in den Kreislauf des Heizmediums mit einem vorgeschalteten Magnetventil eingebaut, welcher über eine Meß-, Anzeige- und Regeleinheit bei Erreichen einer vorgewählten Temperatur zugeschaltet wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist ferner die Möglichkeit gegeben, der Apparatur auch im Dauerbetrieb nur Kälteleistung zu entnehmen. An air-cooled heat exchanger is used to regulate the heating bath temperature in the refrigerant circuit or in the heating medium circuit an upstream solenoid valve, which is connected via a measuring, Display and control unit when a pre-selected temperature is reached is switched on. This measure according to the invention is also the Possibility given the equipment only cooling capacity even in continuous operation refer to.
Die Regelung der Kühlung erfolgt mit einer Meß-, Anzeige- und Regelein heit durch Abschalten der Umwälzpumpe oder des Kältekompressors. Zur Erzeugung und Konstanthaltung des lösungsmittelspezifischen Vakuums wird eine Vakuumpumpe mit einer Meß-, Anzeige- und Regeleinheit und einem Magnetventil vor der Kühlfalle eingebaut.The cooling is controlled with a measuring, display and control unit by switching off the circulation pump or the refrigeration compressor. To generate and keep the solvent-specific Vacuum is a vacuum pump with a measuring, display and control unit and a solenoid valve installed in front of the cold trap.
Um zu verhindern, daß nicht kondensierte Lösungsmitteldämpfe aus der Destillations-Anlage über die Vakuumpumpe in die Umwelt gelangen, wird eine Kühlfalle eingebaut, welche durch den ersten Teil des Verdampfers des Kältemittelkreislaufs gekühlt und vor dem Kältespeicher angeordnet wird.To prevent uncondensed solvent vapors from the Distillation plant will get into the environment via the vacuum pump a cold trap built through the first part of the evaporator of the refrigerant circuit cooled and arranged in front of the cold storage becomes.
Der Kältemittelkreislauf wird einschließlich der Kühlfalle, des Wärmetauschers, der Anschlußschläuche und des Kältespeichers isoliert. Die Einzelkomponenten der Apparatur werden so angeordnet und das Ge häuse so konzipiert, daß es unter der Destillations-Anlage oder dahinter bzw. daneben mit geringen Platzbedarf stehen kann.The refrigerant circuit including the cold trap, the Insulated heat exchanger, the connecting hoses and the cold storage. The individual components of the apparatus are arranged and the Ge housing designed so that it is under the distillation plant or behind it or can stand next to it with a small footprint.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die niedrigeren Temperaturen des Kühlmediums gegenüber der Kühlung mit Frischwasser, der Vakuumregelung und Konstanthaltung sowie der Kühlfalle, deren Temperatur tiefer ist als im Kühler, kein Lösungs mittel in die Umwelt gelangt, sondern 100%ig zurückgewonnen und für die Kühlung und Vakuumerzeugung kein Frischwasser verbraucht, kein Abwasser produziert wird sowie darin, daß für die Heizung in der Destillations anlage keine elektrische Energie benötigt wird, sondern aufgrund der Tat sache, daß gleichviel Wärme wie zur Verdampfung einer Flüssigkeit benötigt wird, bei der Kondensation im Kühler durch die Kühlflüssigkeit wieder ab gezogen werden muß und der Erkenntnis, daß mit einem Kältekompressor und einem Kältemittelkreislauf nur die Lage der Energie verändert werden kann, ein fast idealer Kreisprozeß besteht. The advantages achieved with the invention are in particular that due to the lower temperatures of the cooling medium compared to the Cooling with fresh water, vacuum control and keeping constant as well the cold trap, the temperature of which is lower than in the cooler, is not a solution medium into the environment, but 100% recovered and for the Cooling and vacuum generation no fresh water used, no waste water is produced as well as that for the heating in the distillation system no electrical energy is required, but due to the fact thing that needs as much heat as to evaporate a liquid condensation in the cooler due to the coolant must be drawn and the knowledge that with a refrigeration compressor and only the position of the energy can be changed in a refrigerant circuit, there is an almost ideal cycle.
Dennoch kann die Apparatur durch einen zusätzlichen luftgekühlten Wärmetauscher auch einseitig nur für Kühlung, Vakuum oder Heizung genutzt werden.Nevertheless, the equipment can be equipped with an additional air-cooled Heat exchanger also on one side only for cooling, vacuum or heating be used.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Figur dargestellt. Dabei bedeuten die Bezugsziffern:An embodiment of the invention is shown in the figure. The reference numbers mean:
1 Kompressor
2 Verdampfer/Kältespeicher
3 Verflüssiger/Koaxialwärmetauscher
4 Vakuumpumpe
5 Magnetventil
6 Umwälzpumpe
7 Kühlfalle
8 Heizbad-Destillationsanlage
9 Kühler-Destillationsanlage
10 Auffangkolben-Destillationsanlage
11 Verdampferkolben-Destillationsanlage
12 Meß-, Anzeige-, Regeleinheit für die Kühlung
13 Meß-, Anzeige-, Regeleinheit für das Vakuum
14 Meß-, Anzeige-, Regeleinheit für die Heizung 1 compressor
2 evaporators / cold stores
3 condenser / coaxial heat exchanger
4 vacuum pump
5 solenoid valve
6 circulation pump
7 cold trap
8 heating bath distillation system
9 cooler distillation plant
10 flask distillation system
11 evaporator flask distillation system
12 measuring, display, control unit for cooling
13 measuring, display and control unit for the vacuum
14 measuring, display and control unit for heating
Claims (20)
Mit einem Kälteaggregat und einem Kältemittelkreislauf, bei dem ein Kältemittel in gasförmigen Zustand verdichtet, dann verflüssigt, unterkühlt, entspannt, verdampft und erneut verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationswärme des Kältemittelkreislaufs dem Heizbad für den Kolben der Destillationsanlage zur Verdampfung des Lösungsmittels und die Verdampfungskälte des Kältemittelkreislaufs einer Kühlfalle und dem Kühler der Destillationsanlage zur Kondensation des Lösungsmittels zugeführt wird. Für das notwendige Vakuum zur Herab setzung des Siedepunktes höher siedender Lösungsmittel wird eine Vakuum pumpe eingesetzt.1. Apparatus for generating cold, vacuum and heat for 100% solvent recovery to 100% water savings in distillation, extractions and concentrations in distillation plants z. B. vacuum rotary evaporator, consisting of a flask for evaporating a solvent from a mixture of substances, a heating bath for the evaporating flask, a cooler for condensing the vaporous solvent and a collecting flask for the condensed solvent.
With a refrigeration unit and a refrigerant circuit, in which a refrigerant compresses in the gaseous state, then liquefies, subcooled, expanded, evaporated and recompressed, characterized in that the heat of condensation of the refrigerant circuit is the heating bath for the flask of the distillation system to evaporate the solvent and the Evaporative cooling of the refrigerant circuit is supplied to a cold trap and the cooler of the distillation system for the condensation of the solvent. A vacuum pump is used for the vacuum required to lower the boiling point of higher-boiling solvents.
Priority Applications (1)
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