DE77982C - Absorptions-Kälteerzeugungsmaschine mit dauernder Kälteerzeugung bei unterbrochener Destillation - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Destillation.

Vorliegender Apparat gestattet bei unterbrochener Destillation von Ammoniak aus Ammoniakwasser eine ununterbrochene Benutzung des gewonnenen Ammoniaks für beliebige Kühlzwecke. Der Apparat ist dadurch gekennzeichnet, dafs das einem Vorrathsbehälter entnommene Ammoniakwasser . einem Destillirgefäfs zugeführt wird, welches aus einem erhöht liegenden Behälter Kühlwasser erhält. Die Ammoniak- und Wasserdämpfe werden in Kühlkammern und Condensationsschlangen von einander getrennt und flüssiges Ammoniak sammelt sich in Behältern, von welchen nach Entleerung des einen ein anderer mit einer zu Kühlzwecken dienenden Refrigeratorleitung verbunden werden kann. Zur Absorption des aus der Leitung dem Absorptionsgefäfs zugeführten expandirten Ammoniakgases wird schwaches Ammoniakwasser einem erhöhten Behälter und einer Schlange zugeführt, aus dieser in Zerstäuber abgelassen und durch Vertheiler zertheilt, um auf die Schlange des Absorptionsgefäfses geworfen und gekühlt zu werden.

In Fig. ι bis 5 ist der Apparat in Ansichten (theils im Schnitt) dargestellt.

Das aus Blech bestehende oder gegossene Destillirgefäfs bildet einen Hohlcylinder.4 (Fig. 1), der innen mit einer Dampf enthaltenden Heizschlange A¹ versehen ist. Die Heizschlange ist durch ein Rohr α mit einem Dampfkessel χ verbunden und endigt unten in ein nach Dampfwasserableiter 7 führendes Rohr α¹. Im Destillirgefäfs A ist über der Schlange A¹ eine Brause A^ am Ende des Rohres α² angeordnet, das durch den zur Aufnahme von kaltem, wässerigem Ammoniak dienenden Behälter C nach einem Ammoniakwasser vorräthig haltenden Speisebehälter A^s führt.

Ueber der Brause befindet sich eine besondere Kammer A⁴, die von einem Wassermantel A⁵ umgeben ist. Durch diesen wird die Kammer A* abgekühlt, wobei der Wasserdampf theilweise condensirt und vom Ammoniakdampf, der von Heizschlange A¹ aufsteigt, getrennt wird. Aus der Brause A^ fällt das Ammoniakwasser, das durch Rohr α² zugeleitet wird, strahlenförmig auf die Heizschlange A¹ herab.

Mit dem Destillirgefäfs A steht durch das Rohr α⁴, welches ein vermittelst Schnur a^e einstellbares Absperrventil α ⁵ enthält, ein T- Stück a ³ inVerbindung; von diesem führen zwei Röhren α⁷ hoch. Innerhalb der Röhren a⁷ befinden sich zwei Rohre α ^? kleineren Durchmessers, so dafs genügend Raum für den Durchgang der Dämpfe aus dem Destillirgefäfs A verbleibt. Die Rohre a ⁸ treten durch das obere T-Stück α³ (Fig. 2 und 4) nach aufsen; sie sind unten durch ein Rohr a⁹ (Fig. 1), das nach der Kühlwasser liefernden Pumpe E führt, und oben durch ein Rohr α¹⁰ (Fig. 2 und 4), das durch Rohr d⁷ nach dem Ablauf 8 führt, verbunden.

Die Dämpfe gelangen aus Destillirgefäfs A in den engen Raum zwischen die Rohre λ⁷ und λ⁸ und streichen von da durch Rohr J*' (Fig. 2 und 4) nach der Kühlschlange F. Während die sehr heifsen Dämpfe durch diese engen

Räume hindurchgehen, wird mittelst Pumpe E Wasser durch die Rohre a⁸ und durch Rohra¹⁰ nach dem Ausflufsrohr d¹ gedrückt.

Auf diese Weise werden die aus A hochsteigenden Dämpfe mittelst der Rohre a¹ der Kühlwirkung der Aufsenluft und mittelst der inneren Rohre a^s der Kaltwasserkühlung ausgesetzt, ehe sie die Kühlschlange F erreichen. Dadurch werden alle oder fast alle Wasserdämpfe condensirt und aus den Ammoniakdämpfen ausgeschieden.

Der Behälter D (Fig. 2 und 4) erhält durch Rohr d von der Pumpe E Kühlwasser und wird dies durch Rohr d^l nach dem Wassermantel A⁵ geleitet, aus welchem es durch die Rohre d^s bezw. d¹ ausströmt.

Vom Behälter D wird auch dem über der Kühlschlange F liegenden Brauserohr d⁸ (Fig. 2 und 4) Wasser durch Rohr d^l zugeführt, das mit einem durch Schnur d¹⁰ einzustellenden Ventil d⁹ versehen ist, um Wasser zuzuführen oder dasselbe abzusperren. Die Kühlschlange F liegt in einem Becken /, welches das herabströmende W^rasser auffängt.

Dieses Wasser wird durch Rohr f¹ nach einem Brauserohr geführt, das über der Kühlschlange F¹ liegt (Fig. 2), und durch das Becken/² aufgefangen. Von hier wird es durch Rohr d¹¹ nach Rohr d¹ und weiter nach dem Ablauf 8 geleitet. Das Wasser kann gleichzeitig auch nach dem von einem Mantel umgebenen Rohr/³ geleitet werden. Man stellt den Hahn \ (Fig. 2 und 4) dann so ein, dafs ein Theil des Wassers aus dem Becken/ über Kühlschlange F¹ fliefsen kann, während ein Theil durch Rohr f^l in den Raum zwischen Rohr /³ und dem äufseren Mantel geführt wird (Fig. 4), um durch Rohre d¹² und d¹ nach Ablauf 8 abzufliefsen und die Ammoniakdämpfe noch mehr abzukühlen, ehe sie die Aufnahmegefäfse R für das wasserfreie Ammoniak erreichen. Der Eintritt in diese Gefäfse wird durch Hähne r geregelt (Fig. 3), die mittelst um Rollen laufender Schnüre r¹ geöffnet und geschlossen werden.

Es hat sich herausgestellt, dafs wohl etwas Wasserdampf aus dem Kühlrohrsystem α ⁷ in die Kühlschlange F übertritt. Um dies zu verhindern, ist ein kurzes Rohr/⁴ (Fig. 2 und 4) vorgesehen, dessen Durchmesser von den Rohren a¹ nach seiner Verbindung mit der unteren Muffe/⁵ der Kühlschlange F abnimmt. Von /⁵ führt ein Rohr/⁶ abwärts nach einem Sammelgefäfse F'², um die an dieser Stelle etwa condensirten Dämpfe aufzunehmen. Da die Flüssigkeit, die in diesem Gefäfs F² sich sammelt, ammoniakhaltiges Wasser ist, so sind Vorkehrungen getroffen, um dieselbe von F² durch Rohr/⁷ nach dem Vorrathsbehälter A² abzuführen.

Um die beschriebene Destillation von wasserfreiem Ammoniak zu erleichtern, das so erhaltene Ammoniak als Kühlmittel zu benutzen und dasselbe für die Wiederdestillation und Wiederbenutzung geeignet zu machen, sind besondere Einrichtungen getroffen.
. Um das am Boden des Destillirgefäfses A trotz der 83° C. übersteigenden Temperatur zurückbleibende Ammoniak wieder zu gewinnen und in der Destillation eine Verzögerung nicht eintreten zu lassen, ist zur Aufnahme dieses Ammoniaks ein Behälter F³ (Fig. 2 und 4) angeordnet, der mit einer Kühlschlange des Behälters C, der Kühlschlange F¹ und mit dem Boden des Destillirgefäfses A durch ein Rohr/⁸ Verbindung hat. Ist Gefäfs A mit schwachem Ammoniak ungefähr auf ein Drittel der Höhe der Heizschlange A¹ gefüllt, so werden die Hähne im Rohr /⁸, die den Zutritt nach Behälter F³ vermitteln, geöffnet, so dafs der Druck im Destillirgefäfs A dieses Ammoniak durch Rohr /⁸ in den Behälter F³ hochtreibt. Da der Behälter C mit kaltem, wässerigem Ammoniak aus Behälter A³ gefüllt ist, so wird die schwache Ammoniaklösung aus dem Destillirgefäfs A und weiter beim Durchgang durch die Kühlschlange F¹ gekühlt, über welche beständig kaltes Wasser aus'dem darüber befindlichen Brauserohr herabströmt. Das Abkühlen dieses Ammoniakwassers, das nothwendig ist, um gut aufnahmefähig zu werden, findet wie folgt statt:

Jede der Kühlleitungen K, von denen in Fig. 3 und 4 nur eine dargestellt ist, wird durch ein mit Absperrhahn versehenes Rohr k mit den Behältern R für wasserfreies Ammoniak verbunden. Die Ammoniakdämpfe werden aus Refrigeratorschlange K durch Rohr k² (Fig. 3) abgeführt, das mit einem nach dem Absorptionsgefäfs B führenden Rohr H (Fig. 1 und 4) in Verbindung steht. Die Stutzen h, h... dienen zum Anschlufs weiterer Kuhlleitungen K an Rohr H.

Das Absorptionsgefäfs B, in welches das Ammoniakgas aus einer oder mehreren Kühlleitungen K abgeführt wird, besteht aus einem Metallcylinder, in welchem eine Schlange -B¹ liegt. Durch diese fliefst aus Behälter D und ^λ Rohr a?² Wasser, um das Abkühlen des aus Rohr H kommenden und durch das Ammoniakwasser aus Schlange F¹ oder Behälter F³ absorbirten Ammoniakgases zu befördern. Das Rohr H führt bis nahe an die Schlange B¹ abwärts und ist derart durchbohrt, dafs das Ammoniakgas schnell austreten kann.

Nahe dem oberen Ende des Absorptionsgefäfses B ist in demselben ein das Rohr H umgebender Zerstäuber B² angebracht, dessen untere Fläche durchbohrt ist. Ein Rohr b verbindet den Zerstäuber B² mit der Schlange F¹ (Fig. 4), während durch ein von Rohr b ab-

zweigendes Rohr b² der Zerstäuber B² mit dem Behälter F³ verbunden ist, so dafs schwache Ammoniaklösung aus dieser Schlange F¹ bezw. aus dem Behälter F³ oder auch aus beiden entnommen und als Absorptionsmittel benutzt werden kann.

Unter dem Zerstäuber J3² befinden sich das Rohr H umgebende fein durchbohrte Vertheiler B³ (Fig. 5), die zweckmäfsig aus Metall bestehen. Das Ammoniakwasser wird aus Schlange .F¹ oder Behälter F³ oder aus beiden durch Rohr b in den Zerstäuber B² abgelassen und tritt strahlenförmig aus demselben heraus. Der niederfallende Strahl trifft auf die Vertheiler B³, welche die auf sie niederfallenden Strahlen in fein zertheiltem Zustande halten. Der trichterartige, nicht durchbohrte Deflector B^2a (Fig. 5) umgiebt das Rohr H, so dafs das Ammoniakwasser, das auf denselben trifft, nach aufsen auf die Schlange B^l geworfen und gekühlt wird.

Auf dem Boden des Absorptionsgefäfses B erhebt sich ein Cylinder B⁵, der oben geschlossen und nahe am Boden mit grofsen Löchern versehen ist. Oben vom Cylinder B ⁵ führt ein Rohr B⁶ abwärts durch den Boden des Gefäfses B nach dem Behälter A³. Durch das Absorptionsgefäfs B wird das in den Kühlschlangen expandirte und in Rohr H gesammelte Ammoniakgas mit dem schwachen Ammoniakwasser in Berührung gebracht und durch dieses absorbirt, bis dieses Ammoniakwasser den gleichen Concentrationsgrad erhält wie dasjenige, mit welchem die Thätigkeit des Apparates begann, worauf es durch Rohr B⁶ nach dem Behälter A³ zwecks Destillation und Wiederbenutzung abgeführt wird.

Die Absorption des. Ammoniakgases durch das schwache Ammoniakwasser wird wesentlich dadurch erleichtert, dafs man das Gas in fein vertheiltem oder strahlenförmigem Zustande mit demselben zusammenbringt.

Es ist eine bekannte Thatsache, dafs Ammoniakwasser, das in einem Gefäfs sich befindet, den höchsten Gehalt an Ammoniak an seiner Oberfläche bezw. in seinen oberen Schichten besitzt. Mit Rücksicht auf diese Thatsache ist in dem Absorptionsgefäfs B der oben verschlossene und unten mit Oeffnungen versehene Cylinder B^b angeordnet. Das Gefäfs B wird bis etwas über den oberen Theil des Cylinders B ⁵ mit Ammoniakwasser gefüllt (ungefähr bis zur Linie X-X_: Fig. 5). Dadurch, dafs die Ammoniaklösung aus B an dem oberen Theil des Cylinders ß⁵ durch Rohr ß⁶ nach Behälter A³ abgeführt wird, entsteht eine vortheilhafte Strömung.

Das Destillirgefäfs A, das Absorptionsgefäfs B, der Behälter C, die Behälter R für wasserfreies Ammoniak und der Sammelbehälter F² sind je mit Standgläsern g versehen, um den Stand der Flüssigkeit erkennen zu können. Ebenso sind Manometer 1,2, 3, 4, 5 und 6 vorgesehen, die durch Rohre mit dem Destillirgefäfs A und anderen oben erwähnten Theilen verbunden sind, um den durch die Absperrhähne zu regelnden Druck anzuzeigen.

Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende :

Vom Dampfkessel χ wird durch Rohr a (Fig. 1) Dampf in die Heizschlange A¹ eingeleitet. Wenn die Temperatur im Destillirgefäfs A auf 83⁰C. steigt, wird aus Vorrathsbehälter A³ in den Kühler C Ammoniakwasser gepumpt, von wo es durch Rohr a² nach dem Destillirgefäfs A geführt und durch Brause A² in Strahlenform auf die Heizschlange A¹ desselben gelangt. Die im Destillirgefäfs A hochsteigenden Wasser- und Ammoniakdämpfe werden theils in der Kammer A*, -theils in den Röhren a¹ und theils in der Kühlschlange F getrennt, wobei die Wasserdämpfe condensiren und in den Sammelbehälter F² zurückfallen. Der von Wasserdampf befreite Ammoniakdampf gelangt durch die Kühlschlange F in einen der Be^ hälter R, wo er sich verflüssigt. Aus diesen Behältern R kann das Ammoniak in Aufnahmegefäfse oder auch zu Kälteerzeugungszwecken unmittelbar in eine Kühlleitung K geleitet werden. Wenn dasselbe direct aus einem der Behälter R nach der Kühlleitung K geleitet wird, so strömt der Ammoniakdampf durch diese Leitung K und von hier durch das Rohr H in das Absorptionsgefäfs B, wo er von dem Ammoniakwasser aus Schlange F¹ und Gefäfs -F³ absorbirt wird.

Es hat sich herausgestellt, dafs kaltes Wasser oder kaltes Ammoniakwasser ammoniakalische Dämpfe viel schneller und besser absorbirt, als warmes oder lauwarmes Wasser oder Ammoniakwasser. Aus diesem Grunde kühlt man das schwache Ammoniakwasser aus dem Destillirgefäfs A durch den Kühler C und die Kühlschlange F¹ so viel wie möglich, damit dasselbe die Ammoniakdämpfe im Absorptionsgefäfs¹ B besser zu absorbiren vermag.

Aus dem Vorhergehenden ergiebt sich, dafs alles Ammoniak, das den oben erwähnten Procefs durchmachte, wieder in das Absorptionsgefäfs B zurückgelangt, entweder als schwaches Ammoniakwasser oder als ammoniakalischer Dampf. Gelangt es als ammoniakalischer Dampf zurück, so wird es durch das schwache Ammoniakwasser aus Behälter F³ oder Schlange F¹ absorbirt, welches dadurch angereichert wird. Regelt man den Durchflufs des Ammoniakwassers in richtigem Verhältnifs zum Dampf, so erhält man ein Product von derselben Concentration, welche das Ammoniakwasser zu Anfang des Betriebes hatte. Ist dies erreicht, so läfst man den Inhalt des Absorptionsgefäfses B

in den Behälter A^a laufen, um ihn, wie vorher, in das Destillirgefäfs A zu pumpen u. s. w. ■■■ Aus dem Behälter A³ wird das Ammoniakwasser nach dem Destillirgefäfs A geführt und dort verdampft, während die Ammoniak- und Wasserdämpfe in der Kühlkammer A*, den Röhren α⁷ und der Kühlschlange F getrennt werden. Von da gelangen sie in flüssigem Zustande nach einem der Behälter R, während das schwache Ammoniakwasser nach dem Behälter F³ abgeführt wird.

Vermittelst dieser Behälter R und des Kühlwasserbehälters D kann der Betrieb des Apparates zu jeder Jahreszeit und in jedem Klima erfolgen. Es wurde gefunden, dafs bei verschiedenen Jahreszeiten und an verschiedenen Tagen derselben Jahreszeit eine gröfsere oder geringere Abkühlung erforderlich ist.

Während der Destillation wird das wasserfreie Ammoniak in den Behältern R und das schwache Ammoniakwasser im Behälter F³ gesammelt.

Wenn ein gefüllter Behälter JR entleert wird, kann ein anderer mit der Kühlleitung K verbunden werden, wobei das expandirte Ammoniakgas aus dieser Leitung durch Rohr H nach dem Absorptionsgefäfs B geführt und dort durch das Ammoniakwasser aus Behälter F³ oder Schlange F¹ absorbirt wird. Das Wasser zum Kühlen der Schlange B ^λ im Absorptionsgefäfs B wird dem .Kühlwasserbehälter Σ) entnommen, während das Ammoniakwasser aus dem Gefäfs B abgelassen und im Behälter A^B gesammelt wird, aus welchem es, wie vorher, in das Destillirgefäfs A gepumpt werden kann. Es ist ersichtlich, dafs mittelst dieses Apparates eine beständige Kühlung durch expandirendes Ammoniak bei zeitweiser Destillation von Ammoniak möglich ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Absorptions - Kälteerzeugungsmaschine mit dauernder Kälteerzeugung bei unterbrochener Destillation, dadurch gekennzeichnet, dafs mittelst Destillation von Ammoniakwasser im Destillationsgefäfs (A) gewonnenes, durch Kühlschlange (F) verflüssigtes Ammoniak in Behältern (R) gesammelt wird, die nach einander mit der Kühlleitung (K) verbunden werden,, während das schwache, durch den im Destillirgefäfs (A) herrschenden Druck durch eine Kühlschlange (F¹) einem Behälter (F³) zugeführte Ammoniakwasser aus diesem durch einen Zerstäuber (B*) in das mit Kühlvorrichtung (B¹) versehene Absorptionsgefäfs (B) übertritt und dabei die in der Kühlleitung (K) expandirten Gase im . Gefäfs (B) absorbirt, so dafs bereichertes Ammoniak aus letzterem dem Vorrathbehälter (A³) zufliefst, aus welchem es bei zeitweiliger Destillation dem Destillirgefäfs (A) zugeführt wird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.