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Verfahren zur Abscheidung eines Bestandteiles Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Abscheiden eines Bestandteiles aus leinem Flüssigkeitsgemisch.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, nach denen lein Bestandteil aus einem Flüssigkeitsgemisch
abgeschieden werden kann. Eines dieser bekanntlen Verfahren besteht darin, daß zunächst
das ganze Flüssigkeitsgemisch verdampft und dann der Dampf zu fraktionierter Kondensation
gebracht wird, wobei der gewünschte Bestandteil ausfällt. Nach diesem Verfahren
wird also nicht nur der abzuscheidende Bestandteil, sondern es werden auch alle
übrigen Bestandteile des Flüssigkeitsgemisdhes verdampft. Das erfordert im allgemeinen
einen erheblichen Wärmeaufwand und ist selbst bei Wiedergewinnung von Wärme nur
mit erheblichen Wärmeverlusten durchzuführen.
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Es ist auch bekannt, zum Entwässern mäßig konzentrierter wäßriger
Alkoliollösungen diese Lösungen als Ganzes zu verdampfen und den Wasserdampf im
Dampfgemisch durch Ätzalkalilösungen auszuwaschen. Auch nach diesem Verfahren ist
also leine Verdampfung des ganzen flüssigkeitsgemisches mit dem dadurch bedingten
größeren Wärmeaufwand erforderlich.
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Gemäß der Erfindung wird nun die Abscheidung eines Bestandteiles
aus einem Flüssigkeitsgemisch unter Verdampfung und BehandeLn des Dampfes in einem
Absorptionstnittel in der Weise bewirkt, daß ein Absorptionsmittel mit den gleichen
flüchtigen Bestandteilen mit Ausnahme des abzuscheidenden Teiles gewählt wird, wie
sie das Flüssigkeitsgemisch enthijit, und daß durch Wahl der Temperatur und der
Zusammensetzung das Absorptionsmittel die Teildampfdräcke dieser flüchtigen Bestandteile
im wesentlichen gleich denen der entsprechenden Bestandteile
des
Flüssiglieitsgemischzes und des Dampfes gehalten werden, sowie daß der Dampf nach
der Abscheidung des abzutrennenden Bestandteiles im Kreislauf zum Flüssigkeitsgemisch
zurückgeführt wird. Nach diesem Verfahren kommt also das Flüssigkeitsgemisch mit
eineni Dampf- ,oder Dampf-Gas-Gemisch in Berüh rung, das bis auf den abzuscheidenden
Bestandteil die Dämpfe aller flüchtigen Bestandteile des Flüssigkeitsgemisches enthält,
und zwar bei Teildrücken, die den entsprechenden Teildrücken im Flüssigkeitsgemisch
gleich sind. Infolgedessen werden die nicht abzuscheidenden Bestandteile des Flüssigkeitsgemisches
an der Verdampfung gehindert, und nur der abzuscheidende Bestandbeil geht in das
umlaufende Dampf- oder Dampf-Gas-Gemisch über. Da nur der abzuscheidende Bestandteil
aus dem Flüssigkeitsgemisch verdampft, ist auch nur für ihn die Verdampfungswärme
aufzubringen. Der Energieaufwand ist also bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
vermindert, und zwar für viele Anwendungsfälle in hohem Maße vermindert.
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Es ist natürlich auch bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung möglich, die zur Verdampfung des einen Bestandteiles erforderliche Wärme
ganz oder zum Teil durch Ausnutzung von Wärmemengen zu decken, die an anderen Stellen
des Verfahrens frei werden, z.B. durch Ausnutzung von Absorptions- und Neutralisationswärme
sowie von Lösungswärme.
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Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann das mit
dem Flüssigkeitsgemisch zusammenwirkende Dampf- oder Dampf-Gas-Gemisch lediglich
ein Gemisch aller Bestandteile des Flüssigkeitsgemisches mit Ausnahme des abzuscheidenden
Bestandteiles ,oder ein solches Gemisch sein, das außer dem vorerwähnten Dampfgemisch
auch noch ein Gas enthält, welches im Flüssigkeitsgemisch nicht enthalten ist und
nicht von diesem absorbiert wird noch mit irgendeinem der Bestandteile des Flüssiglçeitsgemisches
reagiert.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform einer
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Im großen gesehen
gliedert sich die Einrichtung in den Verdampfungsraum I und den Abscheideraum 2.
Das zu behandelnde Flüssigkeitsgemisch befindet sich zunächst in einem Behälter
7 und wird mittels einer Pumpe 6 durch eine Leitung8 hindurch in den Verdampfungsraum
1 gefördert. Der nichtverdampfte Flüssigkeitsrest verläßt die Einrichtung durch
die Leitung so hindurch.
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Zur Erzielung einer großen Oberfläche des Flüssigkeitsgemisches ist
der Verdampfungsraum mit Füllmaterial versehen.
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Die Räume 1 und 2 sind durch zwei Leirungen 4 und 5 miteinander verbunden.
In einer dieser Leitungen, im Beispiel in der leitung 5, ist ein Ventilator 3 vorgesehen,
iut:ch den das Dampf- oder Dampf-Gas-Genfisch im Kreislauf umgewälzt wird. Dieses
Chemisch kommt im Verdampfungsraum mit dem Flüssigkeitsgemisch in Berührung und
nimmt den aus diesem Flüssigkeitsgemisch abzuscheidenden Bestandteil im dampfförmigen
Zustande auf. Es führt ihn mit sich durch die Leitung 4 hindurch zum Abscheideraum
2.
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Dieser Abscheideraum 2 wird mit einem Absorptionsmittel beschickt,
von dem sich ein Vorrat im Behälter 10 befindet, der mittels einer Pumpe 9 durch
die Leitung I I in den Raum 2 gefördert wird. Das Absorptionsmittel ist so ausgewählt,
daß es den im Verdampfungsraum verdampften Bestandteil, der abgeschieden werden
soll, absorbiert, ohne jedoch irgendeinen der übrigen Bestandteile des Dampf- oder
Dampf-Gas-Gemisches zu absorbieren. Zu diesem ZweckSenthält es alle übrigen Bestandteile
des Dampf- loder Dampf-Gas-Gemisches und wird auf einer Temperatur gehalten, bei
der die Teildampfdrücke dieser Bestandteile denjenigen im Dampf-oder Dampf-Gas-Gemisch
entsprechen.
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Das durch den Abscheideraum geleitete Absorptionsmittel kehrt durch
die Leitung 1 Ia zu seinem Vorratsbehälter 10 zurück, nachdem es den vom Dampf-
oder Dampf-Gas-Gemisch aus dem Verdampfungsraum in den Abscheide raum überführten
abzuscheidenden Bestandteil absorbiert hat. Das bei der Absorption entstehende Reaktionsprodukt
wird aus dem Behälter entfernt.
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Beispiel I Aus einem Flüssigkeitsgemisch, welches zu 30 (wo aus Alkohol,
zu 20% aus Essigsäure und zu 50010 aus Wasser besteht, soll die Essigsäure durch
Verdampfen abgeschieden werden. Die Temperatur des Gemisches betrage 500 C.
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Der gesamte Dampfdruck des Flüssigkeitsgemisches beläuft sich unter
diesen Umständen nur auf I43mm Hg. Daher ist die Anwendung eines Dampf- Gas- Gemisches
zweckmäßig, welches einen in dem zu behandelnden Flüssigkeitsgemisch nicht vorhandenen
Bestandteil aufweist. Als solcher Hilfsbestandteil kommt Luft in Frage. Sie wird
mit gesättigtem Alkohol- und Wasserdampf vorteilhaft derart gemischt, daß der Gesamtdruck
der Mischung etwa gleich dem Atmosphärendruck ist.
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Während das Flüssigkeitsgemisch im Verdampfungsraum 1 herabrieselt,
kommt es mit dem zwischen den Räumen 1 und 2 umgewälzen
Dampf-Gas-Gemisch
in Berührung.
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Dabei verdampft die im Flüssigkeitsgemisch enthaltene Essigsäure,
während das Wasser und der Alkohol an der Verdampfung gehindert werden, da ihre
Dämpfe schon im umlaufenden Dampfgemisch enthalten sind.
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Die verdampfte Essigsäure wird von dem Dampf-Gas-Gemisch in den Abscheideraum
2 geführt. Durch diesen wird lein Absorptionsmittel geleitet, das aus einer wäßrigen
Alkohollösung und Calciumhydroxyd besteht. Die Essigsäure wird durch Reaktion mit
dem Calciumhydroxyd absorbiert. D;abei entsteht Calciumacetat, das aus dem Absiorptionsmittel
entfernt wird. Der in dem umlaufenden Dampf - Gas - Gemisch enthaltene Alkohol und
auch das Wasser werden nicht vom Absorptionsmittel aufgenommen, da der Dampfdruck
des Wassers und Alkohols im Absorptionsmittel den entsprechenden Tleildampfdrücken
im Dampf-Gas-Gemisch im wesentlichen gleich ist.
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Zu diesem Zweck besteht das Absorptionsmittel aus einem Gemisch von
880/o Alkohol und 120/0 Wasser, dem 10 Gewichtsprozent Kalk zugefügt sind und wird
auf einer Temperatur von 450 C gehalten.
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Beispiel 2 Es soll aus einer o,o40joigen wäßrigen Ammoniaklösung
von 300 C Ammoniak durch Verdampfung ausgeschieden werden. Bei der Temperatur von
300 C beträgt der Tleildampfdruck des Ammoniaks 0,3 mm Hg und derjenige des Wasserdampfes
32 mm Hg. In diesem Falle wird als umlaufendes Gasgemisch Luft mit einem Gehalt
von 30 g Wasserdampf auf I cbm verwendet.
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Da der Teildampfdruck des Wassers im umlaufenden Dampf-Gas-Gemisch
unter den vorgenannten Voraussetzungen gleich demjenigen des Wassers in dem zu behandelnden
Flüssigkeitsgemisch ist, kommt bei der Berührung des Flüssigkeitsgemisches mit dem
Dampf-Gas-Gemisch im Verdampfungsraum nur das Ammoniak zur Verdampfung und wird
vom Dampf-Gas-Gemisch in den Abscheideraum getragen. Durch diesen wird ein Absorptionsmittel
hindurchgeleitet, das aus wäßriger Schwefelsäure und Ammoniaksulfat besteht. Beispielsweise
wird eine Zusammensetzung mit I% 0/o Schwefelsäure und 40% 0/o Ammoniumsulfat gewählt.
Das Absorptionsmittel wird auf einer Temperatur von 350 C gehalten. Der Teildampfdruck
des Wassers beträgt dabei 32 mm Hg. Das vom Dampf-Gas-Gemisch in den Abscheideraum
getragene Ammoniak wird vom Absorptionsmittel unter Reaktion der Schwefelsäure aufgenommen.
Es entsteht Ammoniumsulfat, welches aus dem Absorptionsmittel entfernt wird.