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Verfabren zum stufenweisen Kühlen von Salzlösungen Salzlösungen können
bekanntlich durch Selbstverdampfung im Vakuum gekühlt werden, wobei die Wärme für
die Verdampfung eines Teils des Lösungsmittels der Lösung entzogen wird. Diese Vakuumkühlungwird
oft auch stufenweise ausgeführt. Die Lösung durchfließt dann nacheinander mehrere
Vakuurnverdampfer, in denen, in der Strömungsrichtung gerechnet, ein immer höheres
Vakuum herrscht. Die in jedem Verdampfer entstehenden Lösungsmitteldämpfe (Brüden)
werden in einem dem betreffenden Verdampfer allein zugehörigen Kondensator niedergeschlagen.
Das Kühlmittel für die Kondensatoren kann diese dann nacheinander durchfließen,
wobei es in den Kondensator der letzten Kühlstufe, in der die niedrigste Kühltemperatur
und das entsprechende höchste Vakuum herrscht, zuerst eintritt.
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Soll auf tiefere Temperatur gekühlt werden, als die Temperatur des
zur Verfügung stehenden Kühlwassers es ohne weiteres gestatten würde, so müssen
bekanntlich die Brüdendämpfe der letzten Stufe odler aus zwei oder mehreren der
letzten Stufen auf das jeweils durch die Kühlwassertemperatur bedingte Kondensatorvakuum
komprimiert werden, bevor sie in die zugehörigen Kondensatoren geschickt werden
können. Als Kühlmittel hat man auch schon die gekühlte Lösung benutzt, nachdem aus
ihr das durch Kühlung auskristallisierte Salz abgeschieden worden war.
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Diese Endlauge reicht aber nicht für die Kühlung sämtlicher Kondensatoren
der Kühlanlage aus. Denn einerseits entstehen Kälbeverluste, wenn die letzte Stufe
der Kühlanlage mit niedrigerer Temperatur als Aüßent6mperatur arbeitet, anderseits
sind aus der Endlauge Salze ausgeschieden, und les wird bei der Ausscheidung der
Salze in den einzelnen Kühlstufen durch den Übergang der Salze vom flüssigen in
den festen Zustand Wärme frei, die ebenfalls vom Kühlmittel aufgenommen werden muß.
Außerdem ist es natürlich praktisch nicht möglich, die Endlauge auf die Anfangstemperatur
der zu kühlenden Salzlösung zu bringen.
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Demgemäß hat man bei Benutzung der vom Salz befreiten gekühlten Lösung
als Kondensatorkühlmittel bisher so gearbeitet, daß man als Kühlmittel für die Kondensatoren
der kältesten oder mehrere der kältesten Stufen Kühlwasser verwendete und die in
diesen Stufen entstehenden Lösungsmitteldämpfe mittels Strahlapparat auf die Sattdampftemperatur
brachte, die der Temperatur des aus den zugehörigen Kondensatoren abfließenden Kühlwassers
entsprach, während mit der vom Salz befreiten Lösung die Kondensatoren aller übrigen
vorgeschalbeten Stufen gekühlt
wurden. In den mit Brüdenkompression
arbeitenden kältesten Stüfen müßte also die gesamte der zu kühlenden Salzlösung
zu ent ziehende restliche Wärme vernichtet werden, die von der Endlauge in den ersten
Kühl stufen nicht mehr aufgenommen werden konnte.
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Um nun den für die Brüdenkompnessoren derartiger Anlagen erforderlichen
verhältnis mäßig hohen Dampfbedarf zu verringern, wird nach der Erfindung vor oder
zwischen die Kühlstufen, in denen die Kondensatoren mit vom Salz befreitem Lösungsmittel
gekühlt wer den, mindestens eine Stufe geschaltet, in der die Lösungsmitteldämpfe,
gegebenenfalls nach mittels Strahlapparat ausgeführter Kompression, in dem zugehörigen
Kondensator mit anderem Kühlmittel, z. B. dem in den kältesten mit Brüdenkompression
arbeitenden Stufen bereits benutzten Kühlwasser, niedergeschlagen werden. Es wird
also ein Teil der Wärme vernichtung, die bisher die kältesten mit Brüdenkompression
arbeitenden Stufen leisten mußten, vor oder zwischen die ersten Kühlstufen verlegt,
in denen die vom Salz befreite Lauge als Kühlmittel dient. An dieser Sbelle hat
infolge der höheren Temperatur der zu kühlenden Lösung der aus der Lösung entstehende
Dampf eine höhere Sattdampftemplenatur und natürlich auch entsprechend höhere Spannung
als in den kältesten Kühlstufen.
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Je nach den Verhältnissen kann die Dampf spannung schon so groß sein,.
daß die Brüden der erfindungsgemäß vor oder zwischengieschalteten Stufe auch schon
ohne vorherige Kompression im zugehörigen Kondensator niedergeschlagen werden können.
Ist Brüdenkompression noch erforderlich, so verringert sich wegen des wesentlich
geringeren Druckunterschiedes zwischen Verdampfer und Kondensator der vor- oder
zwischengeschalteten Stufe die Kompressionsleistung jedenfalls erheblich.
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Die Endlauge selbst kann ohne weiteres schon in einer kälteren Stufe
als bisher als Kondensatorkühlmittel verwendet werden, da ihre Kühlleistung ja weniger
durch die Temperatur als durch die Menge, mit denen sie zur Verfügung steht, begrenzt
ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei schwankenden Kühlwassertemperaturen
bzw. schwankenden Kaltlaugenzuflußtemperaturen zu den Kondensatoren nicht die kältesten
Stufen mit der größeren Kälteerzeugung belastet werden, sondern die ersten Kühlstufen
schon einen großen Teil der zu viernichtenden Wärme bei bedeutend günstigerem Dampfverbrauch
zur Kompression wegnehmen können.
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An Hand der in der Zeichnung dargestell ten Schaltung sei die Erfindung
des näheren erläutert.
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I, 2, 3, 4, 5 sind die Verdampfer einer fünfstufigen Kühlanlage,
die von der bei 6 zugeführten, zu kühlenden Salzlösung nacheinander durchflossen
werden. Die Anordnung der Strahlapparate auf den Apparaten 4 und 5, die die Dämpfe
in die Kondensatoren 7 und 8 der kältesten Stufen fördern, ist bekannt.
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Nach Befreiung der bei g ablaufenden gekühlten Lösung von ihren Salzkristallen
wird sie, bei 10 eintretend, durch die Kondlensatoren 11 und 12 geführt. Zwischen
der Vakuumverdampfern (Kristallisatoren) 1 und 3, deren Dämpfe in die Kondensatoren
12 und II geführt werden, liegt die erfindungsgemäß mit Strahlapparat I3 ausgerüstete
Stufe 2. Der Strahlapparat fördert die im Verdampfer der Stufe 2 entstehenden Brüden
z. B. in den Kondensator 7 der kältesten Stufe. Dadurch wird bei verhältnismäßig
hoher Erwärmung der in den Kondensatoren 12 und 11 als Kühlmittel benutzten Lauge
im Verhältnis zur Abkühlung der zu kühlenden Salzlösung in I und 3 erreicht, daß
die vom Salz befreite kalte Lösung schon in einer kälteren Stufe als Kühlmittel
dienen kann. Bei variierender Kaltlaugen-(K0hlmittel)-Zuflußtemperatur in den Kondensatoren
12 und 11 kann auch ein Teil der Dämpfe aus dem Verdampfer I in den Kondensator7
zum Zwecke der Entlastung der kältesten Kühlstufen gefördert werden. Für diesen
Zweck ist der Verdampfer I mit einem Strahlapparat 14 ausgerüstet, der in diesem
Fall in Betrieb gesetzt wird und die im Verdämpfer 1 entstehenden Brüden auf das
Vakuum des Kondensators 7 verdichtet Der Apparat 14 kann auch in Tätigkeit gesetzt
werden im Falle beispielsweise im Sommer die Zuflußtemperatur des für die Kondensatoren
7 und 8 benötigten Kiihlwassers sich erhöht, so daß die Strahlapparate der Stufen
4 und 5 mit bedeutend höherem Temperaturgefälle arbeiten müßten. Der Apparat 14
kühlt dann die zu kühlende Salzlösung so weit ab, daß nur eine geringe oder gar
keine Mehrbelastung der Stufen 4 und s-eintritt.
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Die Erfindung ist natürlich nicht nur bei fünfstufigen Kühlanlagen
anwendbar. Dieses Beispiel wurde nur der besseren Ubersichtlichkeit wegen gewählt.
Die Zahl der Stufen kann natürlich auch größer oder kleiner sein, wie das folgende
nach einer mit besten Ergab nissen im Betrieb befindlichen Anlage entworfene Beispiel
zeigt.
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A u s f ü h r u n g s b e i s p i e l Eine Chlorammonlösung, die
ungefähr 2oog NHdClund 86og Wasser im Liter enthält, wird zwecks Abkühlung von 30
auf o° in sechs Stufen behandelt In der ersten Stufe wird auf 22, in der zweiten
auf 19,3, in der dritten auf I6, in der vierten auf II, in der
fünften
auf 6 und in der letzten auf Oo gekühlt.
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Als Kühlmittel der Kondensatoren der letzten beiden Stufen dient
in einer größeren nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitenden Anlage, in
der künstliche Kälte billig zur Verfügung steht, künstlich gekühlte Salzlösung,
die aus der Kälteanlage zunächst in den Kondensator der fünften Stufe und darauf
in den Kondensator der sechsten Stufe gelangt. Statt der künstlich gekühlten Salzlösung
wird aber im allgemeinen gewöhnliches Kühlwasser mit Vorteil benutzt werden.
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Die Brüden des Kühlapparates der sechsten Stufe werden den Kondensatoren
mittels Strahlapparat zugeführt. Die Kühlflüssigkeit tritt in den ersten Kondensator
(sechste Stufie) mit 5° 0 und fließt aus demselben dem nächsten Kondensator mit
I2,50 zu, um diesen bis auf - 70 erwärmt zu verlassen. Werden die Kondensatoren
der fünften und sechsten Stufe mit Kühlwasser betrieben, so müssen natürlich die
Strahlapparate für entsprechend höhere Leistung eingerichtet sein, da sie ja gegen
einen wesentlich höheren Gegendruck zu fördern haben. Man benötigt dann aber keine
Anlage zur Erzeugung künstlicher Kälte.
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Die Kondensatoren der zweiten bis vierten Stufe werden mit der vom
Chlorammon befreiten Lösung gekühlt, die die Kondensatoren nacheinander durchfließt.
Sie tritt in den Kondensator der vierten Stufe mit + lein und fließt aus dem Kondensator
der zweiten Stufe mit I6,50 ab.
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Als Kühlmittel in der ersten Stufe wird Kühlwasser verwendet. Die
Kühlung dieser Stufe mit Kühlwasser und die Verwendung der vom Salz befreiten Lösung
als Kühlmittel in der zweiten bis vierten Stufe hat den Zweck, die Kälteanlage wesentlich
zu entlasten. Würde man nur, wie bei bekannten Anlagen, die vom Salz befreite Lösung
als Kühlmittel der vorgeschalteten Stufen benutzen, so würde zwar eine höhere e
Vorwärmung der vom Salz befreiten Lösung erreicht. Indessen müßte, da die vom Salz
befreite Lösung nur so viel Wärme aufnehmen kann, daß man höchstens bis auf 130
in der vierten Stufe kühlen könnte, die Leistung der beiden letzten Stufen wesentlich
erhöht werden, d. h. der Strahlapparat der letzten Stufen müßte wesentlich größer
gewählt werden. Es ergäbe sich also einer^ seits ein größerer Dampfverbrauch des
Strahlapparates der letzten Stufen, anderseits eine Vergrößerung der Kälteanlage,
die ja nicht nur die zusätzliche Kälteleistung liefern, sondern auch noch den für
den Strahlapparat zusätzlichen Dampf kondensieren müßte.
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Nach der Erfindung kann man zu einer höher vorgewärmten Lauge gelangen,
dadurch, daß die aus dem Kondensator der dritten Stufe abfließende Lauge nicht als
Kühlmittel im Kondensator der zweiten Stufe, sondern im Kondensator der ersten Stufe
verwendet wird, während der Kondensator der zweiten Stufe nunmehr mit Kühlwasser
betrieben wird. In dem angegebenen Beispiel müßten dann die Brüden aus dem Verdamp£er
der zweiten Stufe dem wassergekühlten Kondensator mittels Strahlapparat zugeführt
werden.
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Wird in der fünften und sechsten Stufe anstatt eines künstlich gekühlten
Kühlmittels Kühlwasser verwendet und den Kondensatoren dieser Stufen der Brüdendampf
mit Strahlapparaten entsprechender Leistung zugeführt, so ist es möglich, die Brüden
derjenigen Stufe, die vor oder zwischen die mit vom Salz befreiter Lösung gekühlten
Stufen geschaltet ist, ebenfalls in die Kondensatoren der fünften und sechsten Stufe
zu drücken. Es ergibt sich auch in diesem Falle der gleiche Vorteil, nämlich eine
wesentliche Entlastung der letzten Kühlstufen, die sich in diesem Beispiel in der
Weise ausdrückt, daß der Treibdampfbledarf der Strahlapparate dieser beiden Stufien
wesentlich herabgemindert wird gegenüber bekannten Anlagen, in denen die vom Salz
befreite Lösung als Kühlmittel für die Kondensatoren, z. B. - der drei ersten Stufen,
in der Weise benutzt wird, daß sie diese Kondensatoren nacheinander durchfließt.