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Einrichtung für den Flüssigkeitsumlauf in Absorptionsmaschinen. Bei
solchen Absorptionsmaschinen, bei denen der Umlauf der Absorptionslösung durch den
in einem aufsteigenden Rohre wirkenden Auftrieb eines Gemisches von Gas und Lösung
aufrechterhalten wird, treten leicht unliebsame Schwankungen im Betriebe auf. Um
dem abzuhelfen, wird gemäß der Erfindung ein Zwischengefäß angeordnet, das einerseits
durch eine Gasleitung mit dem Gasraum über der emporgestiegenen Lösung, andererseits
durch eine Flüssigkeitsleitung mit dem unteren Ende des aufsteigenden Rohres verbunden
ist und dessen Ouerschnitt in Höhe des Flüssigkeitsspiegels weiter als der des aufsteigenden
Rohres ist. Ein solches Zwischengefäß bietet Raum für einen Flüssigkeitsvorrat und
trägt dadurch zur Gleichmäßigkeit des Umlaufes bei. Die Erfindung ist insbesondere
auch dann von Vorteil, wenn das Gas, das den Umlauf der Lösung herbeiführt, aus
der emporzuhebenden Lösung nicht ausgetrieben, sondern ihr von außen zugeführt wird.
Unregelmäßigkeiten im Umlauf stören hier deshalb noch mehr, weil sie auch auf denjenigen
Teil der Absorptionsmaschine zurückwirken, aus dem das Gas geliefert wird.
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In Abb. r ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Teil der Absorptionsmaschine
dargestellt. Die durch das Rohr 61 einem Mischraum 62, zuströmende Flüssigkeit
soll in ein höher liegendes Gefäß 63 gefördert werden. Zu diesem Zwecke wird durch
das Rohr 64 Gas in das Mischgefäß 6.2 geleitet, das seinen Weg durch das
aufsteigende Rohr 65 nimmt und dabei die Flüssigkeit aus dem Mischgefäß 6a mitnimmt.
Um ein möglichst gleichmäßiges Gas- und Flüssigkeitsgemisch im aufsteigenden Rohre
65 zu erzeugen, empfiehlt es sich, das untere Ende 66 des aufsteigenden Rohres 65
umzubiegen, so daß dieses Ende schwach nach oben geneigt ist. Der Raum 63 ist so
groß gewählt, daß er als Gasabscheideraum wirkt; das Gas verläßt ihn durch ein Rohr
67, die Flüssigkeit durch das Rohr 68. Um nun vorübergehende Schwankungen, namentlich
in der Flüssigkeitszufuhr, aufzunehmen, ohne daß die Flüssigkeitsförderung im aufsteigenden
Rohre 65 gestört wird, ist gemäß der Erfindung das Zwischengefäß
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angeordnet. Es ist durch eine Gasleitung 7 o mit dem. Gasraum verbunden, der sich
im Gasabscheider 63 über der emporgehobenen Flüssigkeit bildet; durch eine Flüssigkeitsleitung
71 ist es mit dem unteren Ende des aufsteigenden Rohres 65 verbunden. Infolge dieser
beiderseitigen Verbindung stellt sich im Zwischengefäß 69 ein Flüssigkeitsspiegel
in derjenigen Höhe ein, in der er auch im aufsteigenden Rohre 65 stehen würde, wenn
durch das Rohr 64 kein Gas zugeleitet würde. Der Querschnitt des Gefäßes 69 ist
so groß gewählt, daß sowohl vorübergehende Stockungen der Flüssigkeitszufuhr durch
das Rohr 61 wie auch eine gelegentliche erhöhte Zufuhr aufgenommen -werden kann,
ohne daß der Flüssigkeitsspiegel im Zwischengefäß 69 sich allzusehr verändert. Solange
dieser Flüssigkeitsspiegel aber ungefähr dieselbe Höhe behält, geht auch die Flüssigkeitsförderung
durch das aufsteigende Rohr 65 gleichmäßig weiter. Namentlich bleibt auch der Widerstand,
den das Rohr 65 dem Dampfdurchtritt entgegensetzt, immer der gleiche, so daß keine
Druckschwankungen entstehen, die auf den Teil der Absorptionsmaschine zurückwirken
würden, die das Gas liefert. Den Dampf kann man statt aus dem Gefäß 63 auch aus
dem Zwischengefäß 69 weiterleiten, auch kann man diesem die Flüssigkeit zuleiten
statt dem Mischgefäß 62. Beides kann besondere Vorzüge haben.
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In Abb.2 ist eine vollständige Absorptionsmaschine dargestellt, bei
der die Erfindung an zwei verschiedenen Stellen angewendet ist. Als binäres Gemisch
dient Wasser und Ammoniak. Der Druck im Innern braucht den Atmosphärendrucke nicht
wesentlich zu übersteigen. Die Kälte wird in einem Entgaser i erzeugt und durch
dessen Wandungen nach außen abgegeben. Die Absorptionslösung wird durch ein Rohr
.2 zugeführt, das in den oberen Teil des Entgasers mündet. Sie sickert durch Zwischenwände
3, die aus irgendwelchem flüssigkeitsdurchlässigen Material bestehen, allmählich
herab. Durch ein Rohr 4 strömt arnmoniakarme Luft in den unteren Teil des Entgasers
i ein und wird durch gegeneinander versetzte öffnungen 5 in den Zwischenwänden 3
nach oben geführt, wo sie den Entgaser durch das Rohr 6 wieder verläßt. Sie kommt
dabei in innige Berührung mit der Absorptionslösung, aus der sie den Ammoniakdampf
aufnimmt. Die mit Ammoniak angereicherte Luft gelangt durch das Rohr 7 in den unteren
Teil des Absorbers 8, aus dem sie durch das Rohr 4 im Kreislauf zum Entgaser i zurückkehrt.
Im Absorber 8 ist eine Kühlschlange 9 angeordnet, über welche Absorptionslösung
herabrieselt, die durch das Rohr io zugeführt wird. Diese Lösung ist wesentlich
ammonial ärmer als diejenige, die durch das Rohr 2 in den Entgaser gelangt. Infolgedessen
wird schon bei der Temperatur der die Rohrschlange 9 durchströmenden Kühlflüssigkeit
das Ammoniak aus dem hindurchströmenden Gasgemisch wieder absorbiert. Die mit Ammoniak
angereicherte Absorptionslösung gelangt durch die beiden Schenkel ii und i2 eines
U-IZohres und durch die Rohre 13 und 14 in den Rektifikator 15. In diesem sind Zwischenwände
16 angebracht, über welche die Lösung herabrieselt, so daß sie in den zu einem Vorratsbehälter
25 ausgebildeten unteren Teil des Rektifikators 15 gelangt. Durch die Rohre
17 und 18 wird sie in den Austreiber i9 geleitet, der beispielsweise durch die elektrischen
Heizpatronen 2o geheizt wird. Das durch die Wärmezufuhr ausgetriebene Gas steigt,
mit Absorptionslösung gemischt, in einem aufsteigenden Rohr 21 hinauf in den Gasabscheideraum
22. Hier trennen sich Gas und Absorptionsflüssigkeit. Die Flüssigkeit gelangt durch
das Rohr io zurück in den Absorber 8, während das Gas durch ein Rohr 23 in den Rektifikator
15 geleitet wird. Hier strömt das Gas im Gegenstrom an der herunterrieselnden Absorptionsflüssigkeit
vorbei; wobei es einen wesentlichen Teil seines Gehaltes an Wasserdampf abgibt,
um dann den Rektifikator 15 durch das Rohr 24 wieder zu verlassen. Der im unteren
Teil 25 des Rektifikators 15 angesammelte Flüssigkeitsvorrat sorgt gemäß
der Erfindung für die Gleichmäßigkeit des Flüssigkeitsumlaufes, da er mit dem aufsteigenden
Rohre 21 sowohl durch die Flüssigkeitsleitungen 17, 18 wie durch die Gasleitung
23 kommuniziert.
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Die in dein Entgaser i herabrieselnde Absorptionslösung gelangt durch
das Rohr 26 in ein Zwischengefäß 27, bildet im unteren Teile dieses Gefäßes einen
Flüssigkeitsvorrat 28 und fließt durch das Rohr 29 in das Mischgefäß 3o. Diesem
Mischgefäß wird außerdem das Gas zugeführt, das aus dem Rektifikator 15 durch
das Rohr 24, den Gasraum 3 i, quer durch das Rohr 33 und schließlich durch das Verbindungsrohr
34 zuströmt. Gas und Flüssigkeit steigen zusammen in dem Rohre 35 empor, und sowohl
die Absorptionslösung wie das Gas treten in den oberen Teil des Resorbers 36 ein.
Die Flüssigkeit rieselt innerhalb dieses Gefäßes über die von Kühlwasser durchströmte
Rohrschlange 37 und absorbiert dabei das Gas. Die entstehende Absorptionswärme wird
durch die Kühlflüssigkeit abgeführt. Die angereicherte Absorptionslösung fließt
aus dem unteren Teile des Resorbers 36- durch das Rohr 2 in den Entgaser i, wo sie
das Gas wieder abgibt und
nunmehr der Umlauf durch das Rohr 26 von
neuem beginnen kann. Der Gasraum oberhalb der emporgestiegenen und am Boden des
Resorbers 36 sich sammelnden Absorptionsflüssigl,zeit ist durch eine Gasleitung
38 mit dein Zwischengefäß 27 verbunden. Die Flüssigkeitsleitung 29 stellt die Verbindung
mit dem unteren Ende des aufsteigenden Rohres 35 her. Daher dient der Flüssigkeitsvorrat
28 in dem Zwischengefäß 27 gemäß der Erfindung dazu, eine gleichmäßige Förderung
im Rohre 35 zu gewährleisten. Das Rohr 26 mündet in das Zwischengefäß 27 oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels, damit bei zufälligen Drucksteigerungen die Vorratsflüssigkeit
nicht durch das Rohr 26 in den Entgaser r zurückgedrückt werden kann.
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Es kann. vorkommen, daß die im Rohr 35 hinaufgeführte Absorptionslösung
nicht imstande ist, die gesamte Gasmenge im Resorber 36 zu absorbieren, besonders
dann nicht, wenn ihr Luft beigemischt ist. Für die nicht absorbierte überschüssige
Gasmenge muß ein Ausweg vorgesehen sein. Aus diesem Grunde ist das Zwischengefäß
27 durch ein Rohr 39 mit dem Schenkel 12 des U-Rohres verbunden, das unterhalb
des Absorbers 8 angeordnet ist. Von der in diesem Schenkel aufwärts steigenden Absorptionslösung
wird das durch das Rohr 39 hinzukommende überschüssige Gas in der Regel sofort
absorbiert; denn diese Lösung ist wesentlich ärmer als die Lösung im Resorber 36,
da ihre Sättigung dem im Absorber herrschenden geringen Partialdruck des Ammoniaks
entspricht. Es kann zweckmäßig sein, die entstehende Absorpiionswärme durch eine
besondere Kühlvorrichtung abzuführen. Wirtschaftlicher ist es aber, bei fühlbarer
Erwärmung des Rohres 12 die Heizung 2o herabzusetzen. Das Rohr 12 ist überdies so
weit bemessen, daß etwa emporsteigende Luft-oder Gasblasen die Flüssigkeit aus diesem
Rohre nicht hinauswerfen können. Sie gelangen in das Rohr 7, in (lein das Gasgemisch
von Luft und Ammoniak umläuft. Die überschüssigen Gasmengen werden nicht unmittelbar
dein Resori:er 36 entnommen, sondern erst durch das Zwischengefäß 27 geführt, damit
hier keine abgeschlossenen Gasmengen stehenbleiben und die starke Absorptionsfähigkeit
des Flüssigkeitsvorrates im Zwischengefäß ausgenutzt wird. Wenn die Lösung schon
im Zwischengefäß etwas angereichert und erwärmt wird, so hat das auch den Vorteil,
daß sie im aufsteigenden Rohre 35 weniger Gas absorbiert, also der Auftrieb des
Gases besser ausgenutzt wird.
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Die in dem Schenkel 12 des U-Rohres oberhalb der Mündung des Rohres
39 stehende Flüssigkeitssäule sorgt dafür, daß im Rohre 39 stets ein höherer
Druck aufrechterhalten bleibt als im Absorber B. Dieser Druckunterschied muß aufrechterhalten
werden; denn der gleiche Druckunterschied herrscht zwischen dein Resorber 36 und
dem Entgaser i und ist erforderlich, damit die aus dem unteren Teile des Resorbers
36 austretende Lösung durch das Rohr :2 in den oberen Teil des Entgaser s i hinaufgedrückt
werden kann.
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Von dem Gase, das durch die Rohre 24 und 34 dem Mischraum
30 zuströmt, wird durch das Rohr 33 ein geringer Teil abgezweigt. Dieser
Teil des Gases strömt durch das Rohr 33 und das Verbindungsrohr 40 in eine Entwässerungskammer
41 und wird von hier durch das Rohr 42 einer Düse 43 zugeleitet. Diese ist innerhalb
des Rohres 7 angeordnet. Das aus der Öffnung dieser Düse austretende Ammoniakgas
bringt nach Art einer Strahlpumpe das Gasluftgemisch im Rohre 7 in Bewegung und
erzeugt so den Gasumlauf durch den Absorber 8 und Entgaser i. Durch die Entwässerungskammer
41 ist das Rohr 6 hindurchgeführt. Dieses Rohr wird von dem aus dem Entgaser kommenden
kalten Gasgemisch durchströmt. An den gekühlten Wandungen des Rohres 6 schlägt sich
daher etwa noch mitgeführter Wasserdampf nieder, so daß zu der Düse 43 nur gut getrocknetes
Gas gelangt. Die in der Entwässerungskammer 41 gesammelte Flüssigkeitsmenge fließt
durch das Rohr 44 ab, das innerhalb des weiteren Rohres 33 abwärts geführt ist und
unten offen ist. Die Flüssigkeitsmengen, die sich im unteren Ende des Rohres 33
mit der Zeit ansammeln, fließen durch das Rohr 34 in das Mischgefäß 3o ab.
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Auch der in das Mischgefäß 3o eintretende Dampf führt trotz der Trocknung
im Rektifikator 15 noch Wassermengen mit sich, wodurch die Flüssigkeitsmenge im
Resorbersystem allmählich immer mehr wächst. Aus diesem Grunde ist im Zwischengefäß
27 ein überlauf vorgesehen, der durch das offene Ende des Rohres 45 gebildet wird.
Die überschüssige Flüssigkeit gelangt durch dieses Rohr in den Absorber 8, und zwar
zweckmäßig oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, damit nicht umgekehrt Lösung aus dem
Absorber in das Zwischengefäß gelangen kann. Der Absorber 8 darf dazu nicht zu hoch
gegenüber dem Resorbersystein angeordnet sein. Um die Zeichnung zu entlasten, ist
von dem Rohre 45 nur der Anfang und das Ende gezeichnet.
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In den meisten Fällen wird es zweckmäßig sein, die nebeneinander entlanggeführten
Teile der Rohre io und 13 in Wärmeaustausch zu bringen. Auch zwischen dem Rohre
18 und dem Rohre io kann ein
Wärmeäüsta'usch zweckmäßig sein. Auch
die Rohre 2 und 26 werden vorteilhafterweise als Temperaturwechsler ausgeführt.
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Damit das Gas aus der Düse 43 mit der erforderlichen Geschwindigkeit
ausströmt, muß der Druck des ausgetriebenen Gases größer sein als der Druck im Absorber
8 und Entgaser i. Dieser Druckunterschied wird durch die Flüssigkeitssäulen in den
Rohren 13, io, 26 und 2 aufrechterhalten. Es muß deshalb dafür Vorsorge getroffen
sein, daß diese Flüssigkeitssäulen in den Verbindungsrohren stets erhalten bleiben,
da sonst weder der Flüssigkeitsumlauf noch der Gasumlauf zustande kommen kann. Sobald
nun bei einer Betriebsunterbrechung der Absorber 8 nicht mehr gekühlt und der Kessel
i9 nicht mehr geheizt wird, steigt der Druck im Absorber, dagegen sinkt der Druck
im Gasabscheideraum 22 und im Rektifikator r 5. Wenn infolgedessen etwa die Flüssigkeit
aus den Rohren 13 und 14 durch das nachdrängende Gas restlos in den Rektifikator
15 hineingeworfen würde, so würden bei dem wieder folgenden Betriebsbeginn die von
Flüssigkeit entleerten Rohre eine offene Verbindung bilden, die einen Druckunterschied
nicht zustande kommen ließe. Aus diesem Grunde ist das Gefäß 46 vorgesehen, in welches
das Rohr 13 unten einmündet und aus dem das Rohr 14 oben herausführt. Der Querschnitt
dieses Gefäßes ist so groß, daß aus dem Rohre i3 -hindurchströmendes Gas die Flüssigkeit
nicht hinaufwirft. Wenn bei Betriebsbeginn der Druck im Rektifikator 15 wieder steigt,
so drückt er die Flüssigkeit aus dem Gefäß 46 in das Rohr 13 zurück, und die erforderliche
Flüssigkeitssäule ist wieder hergestellt. Das Gefäß 46 ist außerdem als Schlammabscheider
nützlich; auch an den tiefsten Punkten der übrigen Rohrleitungen können solche Gefäße
vorgesehen werden. Damit in einer Betriebspause der wachsende Druck im Absorber
8 nicht die Flüssigkeit aus dem weiten Rohrschenkel 12 durch das Rohr 39 in das
Resorbersystem drücken kann, ist das Gefäß 48 vorgesehen, in dem das Gas durch die
angesammelte Flüssigkeit hindurchtreten kann. ' Aus ähnlichen Gründen ist das am
Ende des Rohres 24 vorgesehene Gasgefäß 31 so groß bemessen, daß es nötigenfalls
die gesamte Flüssigkeit aus dem Zwischengefäß 27 und den höher liegenden Teilen
der Rohre 2 und 26 aufnehmen kann.
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Ein Gefäß 47 zwischen den Rohren 17 und 18 soll verhindern, daß bei
besonders lebhafter Gasentwicklung im Kessel i9 Gas-15lasen durch die lkohre
18 und "r7 hindurch in den Rektifikator 15 zurückschlagen. Das Gefäß 47 ist
so groß, daß es vorübergehend erhöhte Gasentwicklung aufnehmen kann.