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Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeiten, insbesondere Salzlösungen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeiten, insbesondere
von Salzlösungen, das zur Abscheidung fester Stoffe, z. B. Gips, mit einem demVerdampfer
vorgeschalteten, oberhalb der Verdampfertemperatur beheizten Gefäß und mit Rückführung
der Flüssigkeit aus dem gleichfalls durch ein Heizsystem beheizten Verdampfer durch
das Abscheidungsgefäß arbeitet. Bei den bekannten Verfahren dieser Art wird die
gesamte zu verdampfende Flüssigkeit in dem Abscheidungsgefäß auf eine solche Temperatur
gebracht, daß die Abscheidungen ausfallen.
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Das Verfahren nach der Erfindung geht ebenfalls von der Erkenntnis
aus, daß die Abscheidungen, wie z. B. Gips, durch Temperaturerhöhung zum Ausfallen
gebracht werden können, nur wird nicht die gesamte Flüssigkeit, sondern nur ein
Teil derselben aus dem Verdampfer durch das Abscheidungsgefäß geführt.
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Handelt es sich um eine Salzsole, die volle Gipssättigung aufweist
(etwa 8 g/kg Lösung) und bei 800 C verdampft wird, so erzielt man bei einer einmaligen
Erhitzung der Sole bis auf I300 eine Ausscheidung des Gipses um die Hälfte. Nach
einmaligem Durchlaufen der Sole über das Erhitzungsgefäß müssen daher etwa 0,33
kg Wasser verdampft werden, bis die Sole wieder auf volle Gipssättigung kommt.
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Wird die Verdampfung bei einer Temperatur von 800 C durchgeführt,
so genügt eine Kompression der Dämpfe auf 95°, um den Kochprozeß aufrechtzuerhalten.
Diese werden einem Heizsystem im Verdampfer oder auch außerhalb desselben zugeführt;
außerdem ist ein Heizsystem erforderlich, in dem nur die Entgipsung der Sole bei
höherer Temperatur vorgenommen wird. Die Verdampfungswärme der Lösung beträgt 0,35.
# 551 = I7gWE, die Erhitzungswärme zur Gipsabscheidung 1#0,85#(130-80) = 42,5 WE.
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Es ist daher zur Gipsabscheidung nur ein Bruchteil der Verdampfungswärme
zuzuführen, und nur diese Wärmemenge muß bei erhöhter Temperatur zugeführt werden,
während die übrigen Wärmemengen bei niederer Temperatur zugeführt werden können.
So muß z. B. bei dem bekannten Verfahren, wenn druckerhöhende Fördervorrichtungen
zur Verdampfung zu Hilfe genommen werden, aller Dampf von 80° auf beispielsweise
145° komprimiert werden, was gegenüber dem Verfahren nach der Erfindung den vierfachen
Kraftaufwand bedeutet. Außerdem muß man die Sole etwa 40mal mehr über das Abscheidungsgefäß
leiten wie beim Verfahren nach der Erfindung. Die Pumpenarbeit ist infolgedessen
um diesen Faktor größer.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung sowie aus der Zeichnung, auf der ein Schaltungsschema
einer Eindampfanlage mit Gipsabscheidung dargestellt ist.
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Auf der Zeichnung ist I die Zuführung der einzudampfenden Sole in
die Apparatur. 2 ist
der Gipsabscheider, 3 der Verdampfer, 7 eine
Siedepfanne, 4, I0, 1 1 sind die Heizsysteme dieser drei Vorrichtungen. 6 und 12
sind die Leitungen, durch die ein Teil der einzudampfenden Sole in Umlauf zwischen
Verdampfer und Gipsabscheider gehalten wird.
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Die Leitungen 13 und 14 dienen dem Kreislauf der Sole zwischen Siedepfanne
7 und Gipsabscheider. In den Zuführungsleitungen 6 und I3 oder den Abführungsleitungen
12 und 14 sind Fördereinrichtungen 5 und 8 vorgesehen. 9 ist ein Strahlapparat,
der die im Verdampfer 3 entstehenden Brüden komprimiert und in das Heizsystem 10
dieses Verdampfers schickt. Die frische Sole gelangt durch die Leitung I in das
geschlossene Abscheidungsgefäß 2. Dieses ist starkwandig gebaut, um den dort auftretenden
Drucken, hervorgerufen durch die Soleerwärmung, standzuhalten. In diesem Gipsabscheidungsgefäß,
in dem im wesentlichen keine Verdampfung erfolgt, wird die Sole etwa 20 bis 300
über die in der Vorrichtung 3 herrschende Verdampfungstemperatur erhitzt, die zweckmäßig
ungefähr bei 1 100 liegt. Die Erhitzung kann in beliebiger Weise mit direkter Feuerung,
Dampf, Abgasen u. dgl. erfolgen. Von dem Gipsabscheider 2 wird die Sole ständig
oder teilweise durch die Leitung 6 dem Verdampfer zugeführt. Gleichzeitig wird ein
Teil der im Verdampfer befindlichen Sole mittels der Leitungen 6 und 12 und der
Fördervorrichtung 5 im Umlauf durch den Verdampfer und den Gipsabscheider gehalten,
derart, daß dieser Teil der Flüssigkeit einer dauernden Entgipsung unterworfen wird.
Die entgipste frische Sole und die gleichfalls entgipste Kreislaufflüssigkeit sind
bei der niedrigeren Verdampfungstemperatur in bezug auf den Gipsgehalt bei weitem
nicht gesättigt, da ja der Sättigungsgehalt der Sole an Gips bei 1 100 etwa doppelt
so groß ist als bei einer 20 bis 300 höheren Temperatur.
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Durch Mischung der durch die Leitung 6 neu zugeführten Sole mit der
im Verdampfer vorhandenen wird der Prozentgehalt an Gips im Gemisch dauernd vermindert,
während der Verdampfungsvorgang im entgegengesetzten Sinne wirkt. Zwischen den beiden
entgegengesetzten Wirkungen wird nun gemäß der Erfindung ein Gleichgewicht dadurch
erzielt, daß ständig oder zeitweise so viel Sole in Umlauf zwischen dem Gipsabscheider
und dem Verdampfer gehalten wird, daß die Sole im Verdampfer in bezug auf den Gipsgehalt
niemals die Sättigungsgrenze überschreitet bzw. so weit unter der Sättigungsgrenze
bleibt, daß das im Verdampfer ausgeschiedene Salz genügend gipsfrei ist.
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Wird im Mehrfacheffekt gearbeitet, d. h. der Abdampf des Apparates
3 in die Heizkammer eines zweiten Gefäßes 7 zur weiteren Verdampfung geleitet, so
kann auch die dort befindliche Flüs£igkeit mittels Pumpe 8 und Leitungen 13 und
14 über das Entgipsungsgefäß 2 im Kreislauf gehalten werden.
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Man erreicht also durch das Verfahren gemäß der Erfindung die Fernhaltung
von Gips aus dem Koch-, Verdampf- oder Eindampfprozeß und kann im Apparat 2 die
Temperatur des zu beheizenden Mittels so hoch halten, daß trotz Gipsabsätzen in
den Heizrohren die Entgipsungsfiächen klein gehalten werden können. Die dem Entgipsungsgefäß
2 zugeführte Wärme wird, wie ersichtlich, nicht verloren gegeben, sondern für die
Verdampfung nutzbar gemacht, wodurch die für die Entgipsung erforderlichen Kosten
ziemlich niedrig gehalten werden können.
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In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
die Beheizung des Verdampfers 3 dadurch, daß ein Teil der in diesem Verdampfer entwickelten
Brüden durch den Strahlapparat 9 komprimiert und in das Heizsystem des Verdampfers
geschickt werden. Natürlich können aber auch andere bekannte Beheizungsarten sowohl
für den Verdampfer als auch für die Siedepfanne gewählt werden. Auch kann die -Salzgewinnung
statt in der im Ausführungsbeispiel angegebenen Weise im Doppel- oder Mehrfacheffektverdampfer
oder durch stufenweise Verdampfung ausgeführt werden, wobei natürlich die Sole jedes
Verdampferkörpers auch nach dem Verfahren gemäß der Erfindung entgipst werden kann.
Ferner können Teilmengen von Flüssigkeiten aus mehreren Verdampfern durch ein gemeinsames
Abscheidungsgefäß geführt werden.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann auch bei der Eindampfung von
Lösungen Anwendung finden, die neben dem Hauptprodukt gewisse Nebenbestandteile,
wie z. B. Calciumbutyrat oder Calciumzitrat, enthalten, die abgeschieden werden
sollen.
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Von den in Lösung befindlichen Produkten Calciumzitrat und Calciumbutyrat
kann die Löslichkeit dieser Verbindungen in Abhängigkeit von der Temperatur wie
folgt angegeben werden: Calciumzitrat 30°C 2,2 g in 100 g Lösung 95°C 1,8 g - 100
g -Calciumbutyrat 0°C 20,3 g - 100 g -40°C 16,1 g - 100 g -100°C 15,1 g - 100 g
-Für eine 20% ige Kochsalzlösung ergibt sich die Gipssättigung wie folgt: bei 200
C o, 82 g in 100 g Lösung - 800 C o, 82 g - I00 g - 100°C 0,7 g - 100 g -- 1300
0 0,4 g - 100 g -
Die Eigenschaften von Lösungen, die neben dem
Hauptprodukt Calciumbutyrat oder Calciumzitrat enthalten, sind somit, soweit sie
für das Verfahren nach der Erfindung in Betracht kommen, im wesentlichen dieselben
wie bei einer Kochsalzlösung, aus der Gips abgeschieden werden soll.