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Verfahren zum Verdunsten des Lösungsmittels von Salzlösungen Es ist
bekannt, Salze aus Lösungen dadurch abzuscheiden, daß die fein zerstäubte Lösung
durch wiederholtes Einwirken eines Luftstromes teilweise verdunstet wurde. Die Luft
oder eine andere Gasart gelangte hierbei oft auch erhitzt zur Anwendung. Wurde die
Lösung jeweils vor der Einführung in. den Verdunstungsraum, z. B. Rieselturm, ebenfalls
erhitzt, so geschah bisher diese Erwärmung in einer Heizpfanne oder durch den Abdampf
von Dampfmaschinen. Neben Abdampf hat man aber auch heißes Wasser oder heiße Gase
zum Erwärmen der zu konzentrierenden Flüssigkeit verwendet, so z. B. bei Kühlanlagen,
bei denen Luft durch künstlich gekühlte Salzlösung auf die erforderliche niedrige
Kühltemperatur gebracht wurde. Das Wasser, das die Salzlösung dabei durch Kondensation
aus der Luft aufnahm, wurde nämlich der Salzlösung in der Weise wieder entzogen,
daß ein Teil der Salzlösung aus der Kühlanlage entnommen und .nach Vorwärmung in
einem Gegenstromkühler mit den genannten Heizmitteln auf etwa q.5° C erhitzt wurde.
Die erhitzte Salzlösung wurde durch -einen Kaminkühler geschickt, wobei ein Teil
ihres Wassergehaltes verdunstete unter gleichzeitiger Abkühlung der Lösung. Diese
wurde dann im Gegenstromkühler des weiteren gekühlt und der Kühlanlage wieder zugeführt.
Die niedrige Erwärmungstemperatur vor der Verdunstung des Wassers wurde deshalb
eingehalten, um der Kühlanlage mit der regenerierten Salzlösung nicht zu viel schädliche
Wärme zuzuführen. An sich wäre mit den benutzten Heizmitteln die Konzentration der
Salzlösung durch Eindampfen der durch Verdunsten aus wärmewirtschaftlichen Gründen
vorzuziehen gewesen; denn bekanntlich können nach dem heutigen Stande der Technik
Vakuumverdampfer noch anstandslos mit Abdampf von etwa 6o° C Sattdampftemperatur
beheizt werden. Derartige Eindampfeinrichtungen arbeiten mit hoher Leistung, und
es können die im Vakuumverdampfer erzeugten Brüden noch ohne Schwierigkeiten selbst
bei schlechten Kühlwasserverhältnissen niedergeschlagen werden. Auch für Vorwärmezwecke
kann man natürlich derartigen Dampf noch verwenden.
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Ganz anders gestalten sich die Verhältnisse indessen, wenn es sich
um die Verwertung von Vakuumdampf noch niedrigerer Spannung handelt, d. h. also
solchem, der eine Sattdampftemperatur hat, die nahe der Temperatur des aus den wassergekühlten
Kondensatoren der Anlage abfließenden Kühlwassers liegt. Für derartigen Dampf hatte
man bisher keine Verwendung; seinWärmeinhalt wurde vielmehr restlos durch das Kühlwasser
vernichtet. Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, auch den sonst im Kondensator
niedergeschlagenen
Wasserdumpf aus dem letzten Verdampferkörper von Mehrfacheffektverdampfern oder
Wasserdampf gleicher oder noch niedrigerer Spannung anderer Herkunft oder stark
mit Luft vermischten Wasserdampf noch mit gutem wirtschaftlichen Erfolg auszunutzen,
wenn man ihn zur Konzentration von Salzlösungen verwendet. Es hat sich nämlich gezeigt,
daß .auch bef der verhältnismäßig geringen Erwärmung der Lösung, die mit derartigen
Heizmitteln möglich ist, sich noch eine gute Verdunstung des Lösungsmittels erreichen
läßt, dadurch, daß die fein zerteilte Lösung mit Luft oder ähnlichen Gasen von gewöhnlicher
oder von erhöhter Temperatur in Berührung gebracht wird. Da das Heizmittel kostenlos
zur Verfügung steht und auch die Zerstäubung der Flüssigkeit sowie das Verdunstungsmittel
nur geringe Kosten verursachen, die nicht höher sind als die Kosten des sonst zur
Niederschlagung der Heizmittel notwendigen Kühlwassers, arbeitet das Verfahren gemäß
der Erfindung in der Regel sogar billiger als Eindampfanlagen.
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Beispielsweise wird erfindungsgemäß die Salzlösung in dem Raum über
einem ,an sich bekannten Heizsystem in dünne Schleier verteilt und Luft oder ähnliche
gasförmige Mittel, die gegebenenfalls vorgewärmt werden können, durch die Flüssigkeitsschleier
geleitet. Dadurch wird einerseits eine größere Verdunstungsoberfläche, anderseits
ein größeres Temperaturgefälle zwischen aufzuheizender Flüssigkeit und dem zu verwertenden
Heizmittel, z. B. Verdampferbrüden von der Sattdampfspannung, die der Kühlwasserabflußtemperatur
entspricht, geschaffen. Denn es treten mit den Heizwandungen immer neue Flüssigkeitsmengen
in Berührung, die kurz zuvor durch die beschleunigte Verdunstung weit genug abgekühlt
worden sind. In derselben Weise lassen sich nach dem neuen Verfahren als Heizmittel
auch Dampf-Luft-Gemische verwerten, wie sie z. B. bei der Siedesalzgewinnung in
abgedeckten Siedepfannen entstehen: In diesem Falle werden vorteilhaft die Wandungen
des Heizsystems, an denen die Brüden kondensieren, mit im Kreislauf geführter Flüssigkeit
berieselt. Als Isreislaufflüssigkeit für die Berieselung der Heizflächen kann man
zweckmäßig das im Heizsystem anfallende Kondensat benutzen.
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Die Belüftung der im Verdampferraum über dem Heizsystem geschaffenen
Flüssigkeitsschleier kann auf verschiedene Weise erfolgen. Gewöhnlich reicht der
Essenzug für diesen Zweck aus. In manchen Fällen kann er jedoch durch die Wirkung
eines Gebläses verstärkt werden, insbesondere dann, wenn vorgewärmte Luft oder z.
B. Abgase von Feuerungen zur Verfügung stehen, die dann zweckmäßig durch das Gebläse
in den Verdampfer gefördert werden.
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An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung des näheren erläutert werden.
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In Abb. i ist eine Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens
beispielsweise dargestellt. Abb.2 zeigt eine andere Ausführungsform, die sich von
der ersten hauptsächlich durch die Erzeugung der Flüssigkeitsschleier unterscheidet.
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i ist die Verdunstungsvorrichtung mit dem Heizsystem 2, dem Brüdenraum
3, dem Schlot ¢ und dem Entleerungsstutzen 5. Dem Heizsystem 2 werden die Brüden
bei 6 zugeführt. Die nicht kondensierbaren Bestandteile strömen durch den Stutzen
7 ab. 8 ist der Kondensatabfluß, 9 ist eine Umlaufleitung mit der Fördervorrichtung
i o und der Verteilervorrichtung i i. 12 sind Eintrittsöffnungen für Luft in den
Verdunstungsraum 3. Diese Luft kann gegebenenfalls mittels Leitung 13 zugeführt
werden, in die das Gebläse i-4 fördert.
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Sollen nach dem neuen Verfahren z. B. Salzlösungen konzentriert werden,
so werden diese dem Apparat i an geeigneter Stelle zugeführt. Die Fördervorrichtung
io hält einen Kreislauf der zu behandelnden Salzlösung aufrecht, derart, daß die
Lösungen aus dem Teil unterhalb des Heizsystems abgezogen und durch die Leitung
9 der Verteilervorrichtung i i zugeführt werden. Hier erfolgt die Auflösung in dünne
Schichten, die dann auf das Heizsystem 2 niederfallen. Durch die öffnungen 12 gelangt
Luft oder ein anderes, aus einer besonderen Leitung 13 zugeführtes gasförmiges
Mittel in den Verdunstungsraum. Durch die feine Verteilung der Lösungen und die
starke Belüftung wird eine sehr intensive Verdunstung eingeleitet, so daß die Lösungen
erheblich abgekühlt wieder auf die Heizflächen gelangen. Entweder werden diese ganz
von Flüssigkeiten bedeckt gehalten, oder es wird die Flüssigkeit derart auf die
Heizflächen von der Verteilervorrichtung i i geleitet, daß diese gleichmäßig berieselt
werden. Über der Abflußleitung, die zu der Fördeivorrichtung i o führt, wird zweckmäßig
eine Haube 15 o. dgl. vorgesehen, so daß das ausgeschiedene Salz nicht wieder
in den Flüssigkeitskreislauf gelangt, sondern in den unteren Teil der Vorrichtung
sinkt, aus dem es durch den Stutzen 5 abgezogen werden kann. Die Brüden treten in
das Heizsystem durch den Stutzen 6 ein, werden gleichmäßig verteilt, und es kann
das Kondensat durch 8 abfließen, während durch den Stutzen 7 der nicht kondensierbare
Teil der Brüden abgezogen wird.
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Die Ausführungsform nach Abb. 2 ist
hauptsächlich
geeignet für die Ausnutzung stark lufthaltiger Brüden. Außerdem wird der Flüssigkeitskreislauf
durch eine besondere Fördervorrichtung aufrechterhalten. Die mit den Bezugsziffern
i bis 8 sowie 12 versehenen Teile sind dieselben wie in Abh. i.
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Als Fördervorrichtung für den Flüssigkeitskreislauf dient das Rohr
16, das unten in die Kammer 17 mündet, die ihrerseits mit dem Verdunstungsraum
bei 18 in Verbindung steht. Durch die Leitung i9 wird der Kammer ein zweckmäßig
gasförmiges strömendes Mittel zugeführt, das, mit Flüssigkeit vermischt, im Rohr
16 in die Höhe strömt und die Umwälzung in ähnlicher Weise wie in der zuerst beschriebenen
Ausführungsform der Erfindung bewirkt.
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Zur Beschleunigung der Kondensation der durch die Leitung 6 in das
Heizsystem eintretenden Brüden und zur Beseitigung des schädlichen Einflusses, den
der höhere Luftgehalt der Brüden auf den 'Wärmedurchgang durch die Heizflächen ausübt,
werden die Heizflächen, an denen diese Brüden kondensieren, mit Flüssigkeit berieselt,
die bei 8 aus dem Heizsystem abgezogen und durch die Leitung 2o der Pumpe-2i zugeführt
wird. Diese drückt sie in der Leitung 22 in die Höhe und durch den Stutzen 23 in
eine besondere Kammer 2.1 des Heizsystems. Zur gleichmäßigen Berieselung der Heizflächen
ist ein zweiter Rohrboden 25 eingebaut. Die Bohrungen in dem Rohrboden sind so weit
gemacht, daß bestimmte Mengen Flüssigkeit durch den Zwischenraum zwischen Rohrwandung
und Wandung der Bohrung treten können, wodurch bei einem bestimmten Stand der Flüssigkeit
über dem Rohrboden eine kräftige und gleichmäßige Berieselung der Außenflächen der
Heizrohre erzielt wird. Denn würden Luft oder andere unkondensierbare Gase mit den
Heizwandungen in Berührung treten, so würden sie sich bekanntlich an diesen gewissermaßen
festsetzen und eine Schicht schaffen, die die, weitere Kondensation des Dampfes
an den so mit Luft überzogenen Stellen der Heizflächen verhindert. Dadurch, daß
Wasser über die Heizflächen geführt wird, werden derartige Luftbläschenbildungen
einwandfrei beseitigt. Das überschüssige Kondensat .aus den Brüden wird aus dem
Kreislauf durch Rohrleitung 26 abgezogen, in der ein Regulierorgan 27 vorgesehen
ist.
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Die Vorrichtung nach Abb.2 arbeitet im übrigen in derselben Weise
wie die zuerst beschriebene.
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Die Förderung von Flüssigkeiten mit gasförmigen Mitteln in Steigröhren
ist an sich bekannt (Prinzip der Mammutpumpe). Auch hat man dieses Prinzip schon
bei der Erhitzung von Flüssigkeiten angewendet. Das geschah indessen in der Weise,
daß die zu erhitzende Flüssigkeit durch das Steigrohr mittels hocherhitzter Gase
gefördert wurde. Erfindungsgemäß erfolgt dagegen die Erhitzung getrennt von der
Förderung der Flüssigkeit. Ausführungsbeispiel Bisher nicht mehr verwendbarer Abdampf
von der Temperatur des .aus der Kondensationsanlage abfließenden Kühlwassers, der
sonst also in Wasserdampfkondensatoren niedergeschlagen werden müßte, mit z. B.
50 mm Quecksilbersäule Sattdampfspannung, wurde in einer Menge von i ooo
cbm in der Minute in den Heizraum eines Röhrensystems geschickt. Durch die Röhren
wurden in der Minute 53oo 1 Salzlösung geleitet. Die Salzlösung kreiste durch das
Röhrensystem und eine Verdunstungsanlage, in der sie fein verteilt mit entsprechenden
Luftmengen in Berührung trat. In dem Röhrensystem wurde die Salzlösung auf 35° erwärmt
und in der Verdunstungsanlage .auf 3o° wieder abgekühlt. Durch Verdunstung wurden
der Lösung bei einmaligem Kreislauf 25 kg Wasser entzogen, so daß also aus der gesättigten
Salzlösung hierbei o,6% ihres Salzgehaltes ausgeschieden wurden. Zur Verdampfung
des gesamten Wassergehaltes von 53oo 1 gesättigter Salzlösung sind also 170 Umläufe
erforderlich, was einer Verarbeitung von etwa 2ooo 1 Salzlösung in der Stunde entspricht.
Die Pumpenleistung für die Bewegung der Salzlösung ist dabei nicht größer, als für
die Förderung des Kühlwassers einer entsprechenden Kondensationsanlage sonst erforderlich.
Es ergibt sich also aus dem Verfahren der Erfindung eine große Kristallisationsleistung
ohne Aufwand für andere Zwecke noch ausnutzbarer Wärme. Die Salzlösung wurde durch
Zufuhr neuer gesättigter Lösung in einem der Verdunstung entsprechenden Maßstab
fortlaufend ergänzt.