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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Abtrennung mindestens eines in einer Flüssigkeit bzw. einem Fluid gelösten Produkts,
wie z. B. eines Gases oder eines Lösungsmittels, durch Abtreiben (Ausschleppen)
mit Dampf (Wasserdampf).
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Sie bezieht sich außerdem auf
die Vorrichtung, die einen Verdampfer (Evaporator) und eine solche
Abtrennungseinrichtung (Separator) umfasst.
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Zur Abtrennung eines Gases oder eines
Lösungsmittels,
das in einer Flüssigkeit
bzw. einem Fluid enthalten ist, verwendet man üblicherweise Trenneinrichtungen
durch Abtreiben (Ausschleppen) mit Dampf (Wasserdampf).
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Üblicherweise
umfasst eine Trenneinrichtung durch Abtreiben (Ausschleppen) mit
Dampf (Wasserdampf):
- – eine
im Wesentlichen vertikale Behandlungskammer,
- – im
oberen Abschnitt der Kammer eine Einrichtung zur Einführung der
zu behandelnden Flüssigkeit
und um diese mindestens entlang der Oberflächen, welche diese Elemente
aufweisen, die den Innenraum der Kammer besetzen, herabrieseln zu
lassen, und
- – im
unteren Abschnitt der Behandlungskammer eine Einrichtung zur Einführung eines
Dampfes, als Transportdampf bezeichnet, der in der Kammer nach oben
wandert, und dessen eingeführte
Menge weit kleiner ist als das Volumen der in den oberen Abschnitt
eingeführten
Flüssigkeit.
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Unter dem Einfluss der verschiedenen
Partialdrucke der in der Flüssigkeit
enthaltenen Produkte und der Druck/Temperatur-Bedingungen in dem
Behandlungsgefäß entsteht
eine Entgasung (Gasabscheidung) und das Gas oder das Lösungsmittel,
das in der Flüssigkeit
(dem Fluid) enthalten ist, die (das) nach unten rieselt, wird durch
den Transportdampf mitgenommen, wodurch die in den oberen Abschnitt eingeführte Flüssigkeit/Fluid
gereinigt wird.
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Im unteren Abschnitt findet sich
dann ein sauberes Produkt wieder und im oberen Abschnitt erhält man einen
Dampf, in dem die Gase oder Lösungsmittel,
die aus der in den oberen Abschnitt eingeführten Flüssigkeit/Fluid extrahiert worden
sind, angereichert sind.
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Dieser Dampf, in dem diese extrahierten
Produkte angereichert sind, wird aus der Behandlungskammer abgezogen,
wenn er den oberen Abschnitt erreicht hat.
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Die Dauer, während der die Flüssigkeit
bzw. das Fluid mit dem Transportdampf in Kontakt steht, ist ein
wichtiger Faktor, weil in diesen Vorrichtungen die zu reinigende
Flüssigkeit
(Fluid) im Allgemeinen nur einmal zirkuliert.
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Außerdem ist die Temperatur der
eingeführten
Flüssigkeit
identisch mit der Temperatur des Dampfes, sodass die Operation adiabatisch
abläuft.
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Für
diese Arbeitsweise sind bereits Füllkörper-Kolonnen und Fraktionier-Kolonnen bekannt. Diese
Einrichtungen sind häufig
stromabwärts
von einem Verdampfer mit großer
Kapazität
oder einer Vielzahl von Verdampfern mit geringeren Größen angeordnet.
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Aufgabe dieser Anlagen, als Verdampfungsanlagen
bezeichnet, ist es, ein flüssiges
Produkt zu konzentrieren, das einen hohen Mengenanteil Wasser enthält, durch
das Eliminieren von Wasser.
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Üblicherweise
besteht ein Verdampfer aus einer Vielzahl von vertikalen Rohren,
die in einem unter Druck stehenden Behälter angeordnet sind und von
außen
durch den Dampf erwärmt
werden.
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Die durch Eindampfen zu konzentrierende Flüssigkeit
wird in den oberen Abschnitt der Kammer und dort in das Innere der
Rohre eingeführt
und strömt
im Innern derselben.
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Unter dem Einfluss der Wärme verdampft das
Wasser und die im unteren Abschnitt der Rohre zurückgewonnene
Flüssigkeit
ist dann stärker
konzentriert als diejenige, die in den oberen Abschnitt eingeführt worden
ist.
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Wenn in einem Verdampfer nicht übermäßig lange
Rohre vorgesehen sind, wird die im unteren Abschnitt zurückgewonnene
Flüssigkeit,
die nicht ausreichend konzentriert ist, in den oberen Abschnitt wieder
eingeführt,
um erneut einen Zyklus zu beginnen, und/oder sie wird in einen anderen
Verdampfer eingeführt.
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Durch Wiederaufnahme der teilweise
konzentrierten Flüssigkeit
und durch Durchführung
des gleichen Arbeitsganges mit derselben gelangt man schließlich allmählich zu
einer Erhöhung
der Konzentration der Flüssigkeit,
die zu Beginn eingeführt
worden ist.
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Man erhält so eine konzentrierte Flüssigkeit, auch
als Liquor bezeichnet, und Wasserdampf, der anschließend kondensiert
werden kann, um die Kondensate zu bilden.
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Diese Verdampfungstechnik wird angewendet
insbesondere zum Konzentrieren der in den Abströmen enthaltenen Verunreinigung,
um insbesondere deren Volumen zu verringern und die Schadstoffelemente
schließlich
zu behandeln.
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Wenn beim Eindampfen dann die überwiegende
Menge der Schadstoffelemente in dem Liquor konzentriert wird, finden
sich bestimmte Schadstoff-Komponenten
und insbesondere die mit der höchsten
Flüchtigkeit
in dem Wasserdampf und schließlich
in den Kondensaten wieder.
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Da das Volumen dieser Kondensate
verhältnismäßig groß ist, führt man
sie in eine Trenneinrichtung ein durch Abtreiben (Ausschleppen)
durch einen Dampf, der es ermöglicht,
die Schadstoff-Gase oder -Lösungsmittel
in einem geringen Volumen zu konzentrieren.
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Die Trenneinrichtungen sind unglücklicherweise
verhältnismäßig groß, um mit
verhältnismäßig großen Verdampfungsanlagen
zusammenarbeiten zu können.
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Die Entwicklung einer kleineren Trennvorrichtung
ist zwar möglich,
die Herstellungskosten werden jedoch dann übermäßig hoch.
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Infolgedessen behandelt man die Kondensate
nicht und verwirft sie einfach.
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Aus JP-51-138 577 ist bereits eine
Anlage bekannt, in der die Oberflächen, an denen entlang die
Flüssigkeit
strömt,
aus den inneren Oberflächen von
im Wesentlichen vertikalen, so genannten Gasabscheidungs- bzw. Entgasungsrohren
bestehen, die in einem Behälter
angeordnet sind, in den der genannte Heizdampf eingeführt wird,
dessen Temperatur oberhalb der Einführungs-Temperatur der zu entgasenden
Flüssigkeit
liegt, sodass entlang des gesamten Transportweges der Flüssigkeit
aufgrund der Schwerkraft kleine Gasblasen entstehen, die entlang den
Rohren im Gegenstrom zu der Flüssigkeit
nach oben steigen und die anschließend im oberen Abschnitt aus
der Kammer abgezogen werden.
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Eines der Ergebnisse, die mit der
Erfindung erreicht werden sollen, besteht insbesondere darin, die
oben genannten Nachteile zu beseitigen, und zu diesem Zweck ist
ein Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Abtrennen eines
Gases oder eines Lösungsmittels,
das in einer Flüssigkeit
bzw. einem Fluid des oben genannten Typs enthalten ist, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass sie eine Wärmepumpe umfasst, die das Gas
oder das Lösungsmittel
enthaltenden Transportdampf komprimiert, der aus dem oberen Abschnitt
abgezogen worden ist, und der anschließend in den Behälter eingeführt wird,
um einen Teil des Heizdampfes darzustellen.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine
Vorrichtung, die einen Verdampfer (Evaporator) und eine Einrichtung
zur Abtrennung (Separator) durch Abtreiben (Ausschleppen) mittels
Dampf gemäß der Erfindung
umfasst.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme
auf die nachstehende Beschreibung, die für die Erfindung nur beispielhaft
und nicht beschränkend
ist, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich,
die in schematischer Form darstellen:
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1 eine
erfindungsgemäße Anlage,
die einen Verdampfer (Evaporator) und eine Trenneinrichtung (Separator)
umfasst; und
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2 eine
Variante der Anlage.
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In der beiliegenden Zeichnung erkennt
man eine Einrichtung 1 zur Abtrennung mittels Abtreiben (Ausschleppen)
mit Dampf, der die Abtrennung eines in einer Flüssigkeit enthaltenen Gases
erlaubt. Die Einrichtung umfasst:
- – eine im Wesentlichen vertikale
Behandlungskammer 2,
- – im
oberen Abschnitt der Kammer eine Einrichtung 3 zur Einführung der
zu behandelnden Flüssigkeit und
zum Herabrieselnlassen derselben entlang der Oberflächen 4,
die Elemente aufweisen, die den Innenraum der Kammer teilweise einnehmen,
und
- – im
unteren Abschnitt der Behandlungskammer einerseits eine Einrichtung 5 zur
Einführung
eines so genannten Transportdampfes, der in der Kammer nach oben
wandert, und andererseits eine Einrichtung 6 zum Abziehen
der gereinigten Flüssigkeit.
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Die Oberflächen 4, an denen die
Flüssigkeit entlangfließt, bestehen
aus den inneren Oberflächen von
im Wesentlichen vertikalen Rohren 7, so genannten Gasabscheidungs-
bzw. Entgasungsrohren, die in einem Behälter 8 angeordnet
sind, in den der Dampf 9, als Heizdampf bezeichnet, eingeführt wird, dessen
Temperatur höher
ist als die Einführungstemperatur
der zu entgasenden Flüssigkeit,
sodass entlang des gesamten Transportweges der Flüssigkeit unter
dem Einfluss der Schwerkraft kleine Gasbläschen entstehen, die in den
Rohren im Gegenstrom zu der Flüssigkeit
nach oben steigen und die anschließend im oberen Abschnitt aus
der Kammer abgezogen werden.
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Vorzugsweise umfasst die Einrichtung
eine Wärmepumpe 11,
die den Transportdampf, der Gas oder Lösungsmittel enthält und aus
dem oberen Abschnitt abgezogen worden ist, komprimiert und ihn anschließend in
den oben genannten Behälter 8 wieder
einführt,
um einen Teil des Heizdampfes darzustellen.
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Diese Wärmepumpe kann ein Thermokompressor
oder ein Dampfkompressor sein. Dieser Heizdampf wird in dem Behälter teilweise
kondensiert und die aus den Rohren 7 und dem Behälter 8 bestehende
Anordnung stellt einen Kondensator dar.
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Bei diesem Verfahren wird insbesondere
vermieden, einen Kondensator zu verwenden, der bei den bekannten
Verfahren direkt am Ausgang der Trenneinrichtung angeordnet ist.
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Die Einrichtung zur Abtrennung von
Gas durch Abtreiben (Ausschleppen) mit Dampf ist stromabwärts von
einem Verdampfer 12 angeordnet, der so genann te Verdampfungsrohre 13 umfasst,
die vertikal in einer so genannten Erwärmungskammer 15 angeordnet
sind, in die ein Dampf 14 eingeführt wird, der die äußere Wand
der Verdampfungsrohre erhitzt.
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Ein charakteristisches Merkmal der
Erfindung (gemäß 2) besteht darin, dass:
- – einerseits
die Erwärmungskammer
des Verdampfers, die auch die so genannten Entgasungsrohren 7 enthält, welche
die Rieseloberflächen
der Trenneinrichtung darstellen, sodass der gleiche Dampf die Rohr-Anordnung
umströmt,
und
- – andererseits
die Anlage im oberen Abschnitt und im unteren Abschnitt mindestens
die Trennwände 15' und 16 umfasst,
die gegeneinander isolieren:
- – die
Zone 18 zur Einführung
der zu konzentrierenden Flüssigkeit
gegenüber
der Zone 19 des Separators, in der die Kondensate in die
Entgasungsrohre und den mit dem abgezogenen Gas beladenden Dampf
eingeführt
werden, und
- – die
Zone 20 zur Rückgewinnung
des konzentrierten Liquors gegenüber
der Zone 21 zum Abziehen der gereinigten Flüssigkeit.
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Diese zuletzt genannte Lösung ist
extrem vorteilhaft, weil man durch eine sehr geringe Modifizierung
eines Teils eines überdimensionierten
Verdampfers im Verhältnis
zu den zu verdampfenden Flüssigkeitsmengen
eine Anlage erhalten kann, die gleichzeitig aus einem Verdampfer
und einer Dampfbehandlungseinrichtung besteht. Man kann auch von der
Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe
Gebrauch machen durch Einführen
des aus dem oberen Abschnitt der Trenneinrichtung abgezogenen Transportdampfes
in den Verdampfer, der als thermische Apparatur dienen kann. Dies
ist auch eine Anlage mit geringen Energiekosten.