-
Rückgewinnung von Ammoniak und Wärme aus gebrauchtem Kupferkunstseidefällwasser
Im Patent ; oi 96i ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Rückgeicinnung von Ammoniak
und Wärme aus gebrauchtem Kupferkunstseidefällwasser beschrieben, bei welchem der
rillt Ammoniak aus dem Fallwasser beladene Dampf seine Verdampfungswärme an frisches
Fallwasser abgibt.
-
Es wurde nun gefunden, daß man vörteilhaft das Verfahren derart-abändert,
daß. der aus dem Gegenstromapparat z kommende ammonial<reiche Dampf seine Kondensationswärme
in einem Dampfumformer an ammoniakarmen Dampf überträgt, der aus bereits weitgehend
entgastem Fallwasser durch Aufnahme der Kondensationswärme des .ammoniakreichen
Dampfes gebildet wird und daß der so erhaltene ammoniakarme Darnpf im Gegenstrom
mit zu entgasendem Fällwasser geführt und anschließend zusammen mit dem dabei aufgenommenen
Ammoniak in :einem durch frisches Fallwasser gekühlten Kondensator niedergeschlagen
wird. Diese abgeänderte Arbeitsweise bietet wesentliche wirtschaftliche Vorteile.
Durch Aufnahme der Kondensationswärme des im Gegenstromapparat 2 bereits als Ammoniakträger
ausgenutzten Dampfes wird aus einer anderen bereits weitgehend entgasten Fallwassermenge
ohne zusätzlichen Wärme- oder Energieverbrauch eine ammonia'karme Dampfmenge ,gewonnen,
die als Ammoniakträger in einem anderen Gegenstromapparat dienen kann. Die auf diese
zweite Dampfmenge bei ihrer Bildung übertragene Wärmemenge wird nutzbar gemacht
bei
der Kondensation dieser Dampfmenge zusammen mit dem von ihr aufgenommenen Ammonial>
in einem Kondensator, der durch zu erwärmendes frisches Fällwasser gekühlt Wird.
Da, die im Wärmeaustausch aus der ammoniakreichen. Dampfmenge gebildete ammonial>arme
Dampfmenge der erstgenannten nahezu gleich ist, so ergibt sich der Vorteil, daß
mit der gleichen, zur Dampfbildung aufzubringenden Kompressionsenergie nunmehr die
doppelte Dampfmenge gewonnen und hiermit die doppelte Transportleistung an Ammoniak
bewältigt «-erden kann. Das abgeänderte Verfahren stellt sich an Hand der beiliegenden
"I_enchnung beispielsweise -wie folgt dar Ein Teil des zu entgasenden gebrauchten
Fällwass.ers gelangt durch Leitung i in den Gegenstromapparat 2, in dem es über
eine Füllung 3 herabrieselt. Im Gegenstrom zii der Flüssigkeit strömt Dampf durch
Füllung 3. Dieser Dampf wird aus dem durch die Leitung 4. austretenden Fällwasser
gewonnen, indem dieses in dem Ausdampfer @« unter verminderten Druck gesetzt und
dadurch zum Ausdampfen gebracht Wird. Die zur Dampfbildung erforderliche Wärme wird
der zurückbleibenden Flüssigkeit entzogen, die sich dadurch abkühlt.
-
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird die Ausdampfung zweckmäßig
in mehreren Stufen vorgenommen; die dazu erforderlichen zwei oder mehr Ai:sdampfer,
von denen in der Abbildung nur der erste, 5a, gezeichnet ist, «erden der Reihe nach
von der Flüssig-]zeit durchströmt. Aus dem letzten Ausdampfen wird die Flüssigkeit
durch Leitung 6 heraus, Der in den Ausdampfern durch Entspannung der Flüssigkeit
gewonnene Dampf - wird durch Verdichter ; , z. B. Dampfstrahlverdichter, abgesaugt,
verdichtet und in den Gegenstromapparat 2 eingeblasen. Der Wärmeinhalt dieses Dampfes
besteht, seiner Entstehung gemäß, aus -der dem Fällwasser bei der Entspannungsverdampfung
entzogenen Wärme zuzüglich der zur Verdichtung auf den höheren Druck aufgewendeten
Energie sowie bei Verwendung von Dampfstrahlverdichtern noch vermehrt um die Restwärme
des Treibdampfes. Beim Durchgang durch die Füllung 3 des Gegenstromapparates 2 nimmt
der Dampf einen großen Teil des in dem in der Füllung herabrieselnden Fäll-Wasser
enthaltenden Ammoniaks auf.
-
Der aus dem Gegenstromapparat 2 austretende Dampf, der- hiernach sowohl
mit der Wärme als mit dein Ammoniak des gebrauchten Fällwassers beladen ist, geht,
gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung durch Teilkondensation an z. B. in den
oberen Teil des Turmes 2 eingebrachten Kühlrohren, durch die Leitung 8 zu denn Dampfumformer
9, in dem er niedergeschlagen wird. In dem anschließenden Absorber und Kondensatkühler
i o wird das Kondensat des Kondensators 9 so tief abgekühlt, daß sich das Ammoniak
darin löst. Zur Aufrechterbaltung des Vakuums in der Apparatur dient die Luftpumpe
i i. Um zu verhindern, daß Ammoniak mit abgesaugt wird, ist vor der Pumpe i i eine
mit Wasser berieselte Füllung i #- angeordnet, in welcher Ainmoniakreste absorbiert
werden. Das in dem gekühlten Absorber io und der :'lminoiiia.ksperre 12 anfallende
Amtnoniakwasser wird durch die Pumpe 13 zur weiteren Konzentrierung einer in der
Abbildung nicht gezeichneten Rektifiziervorrichtung zugeführ-i.
-
Während, wie oben gesagt, ein Teil des zu entgasenden. Fällwassers
in dem Gegenstromapparat :! Iierabrieselt, gelangt ein anderer Teil diesesWassers
durch Leitung 1.1 in einen zweiten Gegenstromapparat i5 und wird dort beim flerabrieseln
über eine Füllung 16 teilweise entgast. Dieses Wasser sammelt sich im unteren Teil
des Gegenstromapparates und wird durch die Pumpe 1und Leitung 18 zu dem Dampfumformer
9 geführt. Wo es durch Aufnahme der Kondensationswärme des aus Leitung 8 kommenden
Dampfes teilweise verdampft. Der gebildete ammoniakarme Dampf. dessen Menge nahezu
der aus Leitung 8 kommenden Dampfmenge gleich ist. Wird durch Leitung i9 in den
unteren Teil des Gegenstromapparates 15 eingeführt. In der Füllung i 6 strömt der
Dampf empor, Wobei er einen großen Teil des in der herabrieselnden Flüssigkeit enthaltenen.
Ammoniaks aufnimmt. Die Dampf -Ammonialc-Miscliung gelangt durch Leitung 2o in den
Kondensator 21, in Welchen. sie niedergeschlagen Wird. Der in dein Kondensator noch
nicht gelöste Ammoniakresi wird in dem anschließenden Kondensatkühler und Ammoniakabsorber
22 in -dem Kondensat absorbiert. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums in der Apparatur
dient die Luftpumpe 23, die, ebenso Wie oben beschrieben, durch eine vorgeschaltete
Ammoniaksperre gegen Mitreißen von Ammoniak geschützt werden kann. Das in dem Kondensator
2 1 und dein gekühlten Absorber 22 gebildete Ainmoniakwasser wird durch Pumpe 21
zur Weiteren Konzentrierung der oben schon er-##@-äliiitcn Rektifziervorrichtung
zugeführt.
-
Da erfindungsgemäß nicht nur Ammoniak wiedergewonnen, sondern gleichzeitig
Wärinc aus dem gebrauchten Fällwasser auf frisches Fällwasser übertragen .-erden
soll. Wird die in den Vorricbtun geil 2 i und 22 frei Werdende Wärme an frisches
Fäll«<isser abgegeben, %i elclies durch Leitung 25 in die genannten Vorrichtungen
eintritt und sie durch Leitung 26 wieder verläßt. Ein anderer ".Geil
des
zu erwärmenden frischen nMh;,assers gelanbt durch Leitung 27 zuerst als Kühlmittel
in den Absorber io und anschließend durch Leitung 28 in den Wärmeaustausdiier
29. 111
diesem letztgenannten wird .es im Gegenstro--~n zu dem von dem Dampfumformer
9 kommenden entgasten und teilweise verdampften, gebrauchten Fallwasser geführt,
dessen Wärine es dabei aufnimmt. Es verläßt den Wärmeaustauscher 29 durch Leitung
3o. Die beiden erwärmten Fällwasserströme vereinigen sich bei 31, um durch Leitung
32 dem Fällprozeß zugeführt zu werden. Die Temperatur, die dem frischen Fallwasser
in der beschriebenen Weise mitgeteilt. werden könnte, liebt jedoch unter der gewünschten
Falltemperatur, da zur Übertragung der Wärmemengen in dem Dampfumformer 9, in dem
Kondensator 21 und indem Wärmeaustauscher 29 Temperaturgefälle notwendig sind. Weiter
ist zu berücksichtigen, daß das in die Gegenstromapparate 2 und '15 eintretende
gebrauchre Fallwasser nicht mehr ganz die Falltemperatur besitzt, da es sich unterwegs
etwas abgekühlt hat. Um trotz dieser unvermeidlichen Temperaturverluste die Erwärmung
bis annähernd oder ganz auf die Falltemperatur zu erhöhen, ist vor den Gegenstromapparaten
ein Vorwäriner 33 geschaltet, in dem das gebrauchte Fallwasser vor seinem Eintritt
in den Gegenstromapparat 2 in einer Füllung 34. lierabrieselt, wobei :es in unmittelbare
Berührung mit Dampf gebracht wird; der :aus einem der Gegenstromapparate, z. B.
-dem Apparat 2, entnommen und durch den Verdichter ; 5 auf einen höheren Druck und
eine höhere Temperatur verdichtet ist. Hierdurch werden sämtlich(-- Temperaturen
in dem Gegenstromapparat z und den damit verbundenen Vorrichtungen um so viel erhöht,
-daß die zur @#@-ärmeübertragung in den Vorrichtungen 9, 21 und _9 notwendigen Temperaturgefälle
sich ausbilden können. Falls die Ahwärme der in der Abbildung nicht gezeichneten
Rektifiziervorrichtung zur weiteren Konzentrierung des :Ammoniakwassers nicht ausreicht,
um das bei 31 zusammenfließende erwärmte frische Fallwasser vollends auf die Fälltemp:eratur
zu erwärmen, oder wenn die Abwärme der Rektifiziervorrichtung anderweitig gebraucht
wird, so können durch den Vorwäriner 33 die Temperaturen in der gesamten Apparatur
so weit erhöht werden, da(, in jedem Fall die gewünschte Falltemperatur in dem frischen
Fallwasser erreicht wird. Die beschriebene Art der Temperatursteigerung des Fallwassers
hat vor anderen Möglichkeiten den Vorteil eines wesentlich geringeren zusätzlichen
Energieverbrauches; denn es braucht nur die zur Verdichtung notwendige Energie zugeführt
zu werden.