DE639408C - Verfahren zum Beheizen von Fluessigkeiten zum Zweck der Konzentration, Destillation oder Rektifikation - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhitzen von Flüssigkeiten zum Zwecke ihrer Konzentrierung, Destillation, Rektifikation usw. unter Anwendung der Thermokompression.

Bei dem Verfahren der Thermokompression enthält der entspannte Dampf, der aus dem Motor, der den Thermokompressor antreibt, entweicht, Wärmemengen, auf deren Wiedererlangung Wert zu legen ist. Es ist schon vorgeschlagen worden, diesen Abdampf mit den komprimierten Brüden der zu verdampfenden Flüssigkeit zu mischen und das Gemisch für die Beheizung des die Flüssigkeit enthaltenden Apparates zu verwenden.

Gemäß der Erfindung werden dagegen die Thermokompression und der Abdampf des Thermokompressors .getrennt für die Beheizung besonderer Apparate verwendet, die von der zu behandelnden Flüssigkeit nacheinander durchlaufen werden.

Man kann so die Wärmemengen am besten Λ-erwenden und einen Nachteil des vorerwähnten bekannten Verfahrens vermeiden, der darin besteht, daß die mit dem Abdampf zugeführte Wärmemenge, die zu derjenigen hinzukommt, die den Dämpfen der Flüssigkeit durch die Thermokompression geliefert wird, im allgemeinen zu groß ist, und Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die überschüssige Wärme abzuführen.

Es ist außerdem, wenn man die Beheizung durch Thermokompression von derjenigen durch -den Abdampf trennt, möglich, jede dieser Beheizungen auf denjenigen Zustand der behandelten Flüssigkeit anzuwenden, bei dem sie die beste Wirkung hat.

Man kann beispielsweise die zu behandelnde Flüssigkeit zuerst durch Thermokompression, dann durch Beheizung mit den Abdämpfen erwärmen, die von der Thermokompression herrühren, oder umgekehrt.

Es ist bekannt, daß die Thermokompression besonders vorteilhaft ist, wenn der Temperaturunterschied zwischen Heizdampf und beheizter Flüssigkeit gering ist. Es ist daher angebracht, wenn man eine Verdampfung zum Zwecke der Konzentrierung einer Flüssigkeit auszuführen hat, mit der \"erdünntesten Lösung, d. h. am Beginn der Konzentrierung, unter Thermokompression zu arbeiten. Da hierbei der Salzgehalt gering ist, so ist auch der Temperaturunterschied zwischen der siedenden Flüssigkeit und ihrem Dampf sehr gering. Außerdem ist es, wenn die Konzentrierung fortschreitet, wegen der zunehmenden Viscosität zur Erzielung einer ausreichenden Umlaufsgeschwindigkeit der zu konzen-

trierenden Flüssigkeit längs der Wärmeaustauschwände notwendig, daß der Temperaturunterschied zwischen der beheizenden und, der beheizten Flüssigkeit größer ist; '.'bei S diesem Zustand der Flüssigkeit ist aber die.-Beheizung durch Abdampf am zweckmäßigsten. Ebenso wird man, wenn man Flüssigkeiten verdampft, die eine fraktionierte Destillation erfahren sollen, einen solchen Teil des Betriebes für die Thermokompression wählen, bei dem die Temperaturunterschiede zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Kolonne gering sind. Außerdem ist die Zahl der Böden der Destillations- oder Rektifizierungs-'5 kolonne wesentlich. Je mehr Böden vorhanden sind," desto größer ist der Temperaturunterschied zwischen den Endböden. Dies ist bei der Auswahl der Beheizungen durch Thermokompression oder durch Einwirkung des Abdampfes zu berücksichtigen.

Weiterhin ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung, den Kompressionsgrad der zu behandelnden Flüssigkeitsdämpfe ebenso wie den Druck und dieTemperatur des Abdampfes so zu wählen, daß diese Größen für die verschiedenen Beheizungsvorgänge, bei denen sie auftreten, die besten Werte erhalten. Bei dem bekannten Verfahren besteht diese Möglichkeit nicht.

Es gibt endlich Fälle, in denen, da die Dämpfe, welche aus den Apparaten entweichen, nicht aus Wasserdampf bestehen, jede Mischung unmöglich ist. Man hat zwar schon vorgeschlagen, die beiden Dampfarten nicht zu mischen, sondern sie, für die Beheizung desselben Apparates oder desselben Behälters getrennt zu verwenden. Auch hierbei lassen sich aber die vorerwähnten Nachteile nicht vermeiden.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren durch Änderung der nachfolgenden Veränderlichen beeinflussen:

i. Anfangsdruck des Arbeitshoch'druck-. dampfes,
2. Druck des Niederdruckabdampfes,

3. Zahl der je Kilogramm Dampf verfügbaren Pferdekräfte zwischen diesen .beiden Drucken,

4. Anfangstemperatur der mit Thermokompression zu behandelnden Flüssigkeit,

5. Endtemperatur nach der Kompression,

6. Gewicht der zu entfernenden verdünnenden Flüssigkeit,

7. notwendige Austauschflächen.

Die Beendigung der Konzentration erfolgt durch Beheizen mit einer der Flüssigkeitsmenge entsprechenden bestimmten Menge Abdampf.

Indem man die oben angeführten Veränderliehen berücksichtigt, kann man diejenigen Teile des Verfahrens, welche durch Thermokompression zu behandeln sind, und diejenigen, welche durch den Abdampf des Motors zu behandeln sind, bestimmen.

:* Beispiel ι

■ -Es handelt sich um eine Konzentrierungsanlage, die für ihre Bedürfnisse über Dampf von 18 Atm. verfügt, und deren Verdampfungssystem für gewöhnlich mit einem fünffachen Effekt arbeitet. In diesem Falle wird für etwa ι kg eintreten'den Frischdampf 4 kg Wasser verdampft.

Gemäß der Erfindung wird nun folgendermaßen gearbeitet werden (Abb. 1):

Der Thermokompressor 1 arbeitet mit Entspannung des bei 2 eintretenden Arbeitsdampfes von 18 auf ι kg. Der Kompressor saugt bei 3 Dampf aus der Lösung und komprimiert ihn in dem Heizungselement 4. Man verdampft in dem ersten Apparat 5, der die sonst üblichen beiden ersten ersetzt, 3¹Z₂ kg Wasser mit 1 kg Dampf, der in der Maschine entspannt worden ist. Außerdem wird der Abdampf der Maschine mit einer Spannung einer Atmosphäre der Heizkörper 6 von drei Verdampfern mit dreifacher Wirkung zugeführt. Auf diese Weise werden 3 kg Dampf verdampft. Die gesamte Menge beträgt 6,5 an Stelle von 4 kg. - go

Wenn die Flüssigkeit es erlaubt, d. h. wenn ihre Temperaturkurve nicht sehr schnell mit der Konzentration ansteigt, kann man bis zu einem Verdampfungsverhältnis gelangen, das gleich ι zu 7 ist.

Beispiel 2

Destillation einer schwachen Maische (Abb. 2). Wenn man sehr arme alkoholische Maischen zu behandeln hat, so wird viel Heizdampf verbraucht.
. Demgegenüber verbrauchen die nachfolgenden Rektifikations- und Entwässerungsbehandlungen sehr wenig Dampf.

Wenn man eine Maische mit χ °/₀ Alkohol i_Og nimmt, um sie in Alkohol von 96 °/₀ überzuführen, so braucht man etwa 2000 kg Dampf pro Hektoliter Alkohol.

Arbeitet man mit der Thermokompression, so braucht die Destillation der Maische zur uo Überführung in 10 °/₀ G. L. für diese Kompression weniger als 500 kg Dampf. Es bleiben etwa 400 kg Abdampf verfügbar, die dazu ausreichen, um die Maische bis zu 10 °/₀ zu entwässern. Man hat also insgesamt 500 anstatt 2000 kg Dampf verbraucht.

Beispiel 3

Wenn gewöhnliche alkoholische Maischen, die also alkoholreicher sind als die gemäß Beispiel 2 behandelten, behandelt werden sollen, so ist der Dampf, der von der Destil-

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lation der Maischen durch Thermokompression herrührt, nicht von erheblichem Einfluß. Man beheizt in diesem Falle zum Zwecke einer Konzentrierung der Maischen mit Hilfe von Niederdruckdampf und wendet die Thermokompression auf den Rektifizierungsapparat an. Wenn dieser so beheizt wird, kann man in ihm jede beliebige Druckregelung erreichen, da die gesamten Dämpfe, die oben

ίο aus dem Apparat entweichen, komprimiert werden, um hierauf in die Beheizungseinrichtungen übergeführt zu werden, und es daher nicht notwendig ist, den üblicherweise verwendeten Kondensator zu benutzen, der immer eine bestimmte Druckeinstellung im Innern des Rektifizierungsapparates erfordert. Insbesondere kann man die Rektifikation bei geringem Druck durchführen. Es ist bekannt, daß man unter diesen Bedingungen eine

ao bessere Zerlegung der Bestandteile der behandelten Flüssigkeit erzielen kann. In diesem Falle erhält man auch keinen Wärmeüberschuß, denn man kann die für die Thermokompression benötigte mechanische Energie und den Bedarf an Niederdruckdampf für die vorhergehende Konzentrierung der Maischen in das richtige Verhältnis zueinander bringen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zum Beheizen von Flüssigkeiten zum Zweck der Konzentration, Destillation oder Rektifikation, bei welchem Abdampf des Thermokompressors für Heizzwecke für den gleichen Prozeß benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer und derselben Flüssigkeit die Beheizung durch Kompressionsdampf und die Beheizung durch Abdampf des Kompressors in voneinander getrennten Gefäßen erfolgt, die nacheinander von der Flüssigkeit durchlaufen werden.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, in Anwendung auf ein Konzentrations- oder Destillationsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermokompression auf die Behandlung verdünnter Lösungen angewendet wird, und zwar in der Weise, daß der Niederdruckdampf, der ganz oder teilweise von der Entspannung des Hochdruckarbeitsdampfes herrührt, für das Ende der Konzentration oder der Destillation ausgenutzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen