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Verfahren zum Wiederbeleben von Gaswaschflüssigkeiten
In vielen Fällen
kann man Bestandteile aus Gasgemischen in dedr Weise entferner, daß man das Gemisch
bei niedriger Temperatur mit einer Flüssigkeit wäscht, die die gewänschten Bestandteile
aufnimmt. Durch Erwärmen der beladenen Waschflüssigkeit auf Temperaturen, bei denen
die Flüssigkeit selbst nicht nennenswert verdapft, kann man die aufgenommenen Stoffe
wieder austreiben und für sich gewinnen und so die Waschflüssigkeit wierderbeleben.
man braucht sie nur abzukühlen und kann sie daitit erneut zum Auswaschen benutzen.
Bekannte Beispiele derartiger Verfahren sind die Entfernung von Benzol aus Kokereigas
mit Waschöl, die Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Gasen mit Läsung von Salzen
von Aminosäuren und die Answaschung von Kohlenoxyd aus Gasen mit Kupfersalzlösungen.
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Die zum Wiederbeelben der Waschflüssigkeit erforderlichen Wärmemengen
werden nach der bisher üblichen Arbeitsweise durch Dampf, Kohlen-oder gasfeuerung.
heißes Wasser oder Öl oder durch elektirsche Heizung zugeführt, während zum Abkühlen
Wasser dient. Liegt die erforderliche Endtemperatur unter der Temperatur des zur
Verfügung stehenden Kühlwassers, so ist es notwendig, eine Kältemaschine zu verwenden.
Deren Verflüssier (im Falle einer Kompressionskältemaschine) bzw. deren Verflüssiger
und Absorber (im Falle einer Absorbtionskältemaschine) werden dann mit dem Kühlwasser
betrieben, das für eine unmittelbare Kühlung der wiederbelebten Waschflüssigkeit
zu warn ist. Es ist also einerseits zur Zuführung der erforderlichen Wärmemengen
oft ein erheblicher Aufwand an Heizmitteln nötig und
andererseits
gehen beträchtliche Wärmemengen durch Abgabe an das Kühlwasser verloren. Bei Verwendung
von Kältemaschinen ist außerdem noch ein zusätzlicher Energieaufwand erforderlich,
um eine Wärmeabfuhr an die Umgebung zu ermöglichen.
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Es wurde nun gefunden, daß sich der Energieaufwand beim Wiederbeleben
von Gaswaschflüssigkeiten durch Erhitzen zwecks Austreibung der aufgenommenen Stoffe
und Wiederabkühlen der Flüssigkeit mittels eines verdampfenden Kältemittels dadurch
erheblich verringern läßt, daß man die bei der Kondensation der wieder verdichteten
Kältemitteldämpfe frei werdende Wärme ganz oder teilweise der zu erhitzenden Waschflüssigkeit
zuführt.
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Diese Arbeitsweise sei im folgenden an Hand der Zeichnungen näher
erläutert: Eine zum Auswaschen von Kohlenoxyd aus Gasen benutzte Kupferoxydsalzlösung
soll dadurch wiederbelebt werden, daß sie zum Austreiben des Gases erwärmt und anschließend,
um sie zum Waschen wieder verwenden zu können, auf eine in der Nähe der Umgebungstemperatur
liegende Temperatur abgekühlt wird. Die bisher übliche Arbeitsweise ist in Abb.
1 dargestellt. A bezeichnet den Austreiber, B einen Wärmeaustauscher und C einen
Kühler. L)ie zu regenerierende Lösung tritt bei a in den Wärmeaustauscher B ein
und strömt durch die Leitung b zum Austreiber A, den sie nach erfolgter Entgasung
bei c verläßt, um im Wärmeaustauscher ß ihre Wärme teilweise an die zuströmende
Lösung abzugeben. Die Austrittstemperatur bei d liegt etwas über der Eintrittstemperatur
bei a. Im Kühler C wird die Lösung mit Kühlwasser von hinreichend tiefer Temperatur
weiter abgekühlt und steht bei e mit der gewünschten Endtemperatur zur erneuten
Verwendung zur Verfügung Der Austreiber 4 wird mit Dampf beheizt. L)er Heizkörper
kann dabei auch von 4 getrennt in die Leitung b eingebaut sein. Falls die Temperatur
des zur Verfügung stehenden Kühlwassers gleich der Temperatur der Waschlösung bei
d oder gar höher als diese ist, benutzt man eine Kältemaschine. Die dabei bisher
übliche Anordnung unter Verwendung einer Kompressionskältemaschine ist in Abb. 2
dargestellt. A, X, C und a bis e haben darin die gleiche Bedeutung wie in Abb. 1.
Da Da die Temperatur der Waschlösung bei e für ihre unmittelbare Weiterverwendung
noch zu hoch liegen kann, ist noch eine Kühlvorrichtung D angeschlossen, in der
ein Kältemittel, z. B. Ammoniak, verdampft. Die Waschlösung verläßt dann diese Kühlvorrichtung
bei f mit der notwendigen niedrigen Temperatur. Die in D gebildeten Dämpfe des Kältemittels
werden durch den Kompressor E auf einen solchen Druck verdichtet, daß sie in dem
Verflüssiger F unter Wärmeabgabe an das zur Verfügung stehende, verhältnismäßig
warme Kühlwasser verflüssigt werden können. Das verflüssigte Kältemittel wird über
einen Zwischenl>ehälter (r und ein Drosselventil H wieder in die Kühlvorrichtung
D geleitet. Falls die Temperatur der Waschlösung bei d schon unter der Temperatur
des zur Verfügung stehenden Kühlwassers liegt, ist der Kühler C überflüssig.
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Ab. 3 stellt nun eine Anlage dar, in der nach dem Verfahren der Erfindung
gearbeitet, bei der also die bei der Abkühlung und Verflüssigung der Kältemitteldämpfe
frei werdende Wärme zur Beheizung des Austreibers ausgenutzt wird. A stellt wieder
den Austreiber, B den Wärmeaustauscher, C den Wasserkühler und D die Kühlvorrichtung
dar. Die Kältemitteldämpfe werden vom Kompressor E1 angesaugt und auf einen solchen
Druck verdichtet, daß sie in einem Verflüssiger, der in Form einer Rohrschlange
o. dgl. in den Austreiber A oder in die Leitung b eingebaut ist, durch Abgabe voll
Wärme an die zu entgasende Waschlösung ver-1-lussigt werden. Das auf diese Weise
verflüssigte Kältemittel wird über den Zwischenbehälter G1 und das Drosselventil
H1 erneut der Kühlvorrichtung L) zugeleitet, in der es unter Aufnahme von Wärme
aus der abzukühlenden Waschlösung wieder verdampft. Die entstehenden Dämpfe werden
wiederum vom Kompressor E1 angesaugt und das Kältemittel wird auf diese Weise fortlaufend
im Kreislauf geführt.
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Die durch Abkühlung und Verflüssigung des Kältemittels frei werdende
Wärmemenge wird im allgemeinen nicht gleich dem Wärmebedarf des Austreibers 4 sein.
Ist sie kleiner, so muß der aus treiber A. zusätzlich beheizt werden, z.U. mit Dampf.
Ist sie dagegen größer, so kann eine verminderte Wärmezuführ nach A beispielsweise
dadurch erreicht werden, daß die Fördermenge des Kompressors E1 verringert wird.
Damit wird gleichzeitig aber auch die Kälteentwicklung in der Kühlvorrichtung 1)
verringert. Um dennoch die verlangte Ln(lteml)eratur zu erreichen, muß dann entweder
der Kühler C, der mit verhältnismäßig warmem Kühlwasser beschickt ist, mit entsprechend
kälterem Külllwasser Iretrieben werden, oder es muß ein weiterer Kühler 1 mit hinreichend
kaltem Kühlwasser eingeschaltet werden. Die Waschlösung steht dann bei ihrem Austritt
aus dem Kühler 1 bei g mit der gewünschten Temperatur zur Verfugung. Liegt die Temperatur
bei d schon unter der des zur Verfügung stehenden Kühlwassers, so muß die Abkühlung
der Lösung auf den gewünschten Wert ausschließlich in der Kuhlvorrichtung D durchgeführt
werden. Von der Gesamtmenge der hierbei zwangsläufig entstehenden Kältemitteldämpfe
wird dann jedoch nur soviel in A verflüssigt, wie zur Deckung des Wärmebedarfs in
4 gebraucht wird. Den Rest der Kältemitteldämpfe kann man über ein Drosselventil
K nach einem Verilüssiger F entspannen, der mit dem verfügbaren Kühlwasser von vergleichsweise
hoher Temperatur betrieben wird Das in j; verflüssigte Kältemittel wird zweckmäßig
über einen Zwischenbehälter 6r'2 und ein Drosselventil H2 in die Kühlvorrichtung
D zurückgeleitet.
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Liegt bei dieser Ausführungsform die Temperatur des zur Verfügung
stehenden Kühlwassers unter der der Waschlösung im Austreiber A, dann ist der Verflüssigungsdruck
in F niedriger als in A,
und durch die erforderliche Drosselung
in k entstehen Energieverluste, die unter Umständen beträchtliche Werte annechmen
können. Diese Energieverluste kann man dadurch vermeiden, daß man einen zweiten
Konpressor E2 verwendet. E1 verdichtet dann nur soviel Dämpfe, wie zur Deckung des
Wärmebedarfs in A erforderlich sind, während die restlichen Dämpfe vom Kompressor
E2 angesaugt und auf einen l)ruck verdichtet werden, der im allgemeinen unter dem
Enddruck des Kompressors E1 liegt.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 4 wiededrgegeben.
Die gesamte Menge der in der Kühlvorrichtung 1) entstehenden Kältemitteldämpfe wird
zunächst vom Kompressor E1 auf den Druck des verflüssigers F verdichtet. Eine dem
Wärmebedarf in 4 entsprechende Teilmenge der kältemitteldämpfe wird darauf in einem
zweiten Kompressor E2 der auch als zwite Stufe der Maschine E1 ausgebildet sein
kann, auf den höheren Druck des verflüssigers in A weiter verdichtet und dort verflüssigt,
während die übrige Menge der Kältemitteldämpfe in j; verflüssigt wird.
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.\n Stelle von Kolben- oder Turboverdichtern können zur Verdichtung
der Költemitteldämpfe auch Danpfstrahlvedichter dienen. Eine derartige Anlage ist
in Abb. 5 ddargestellt. Als Kältemittel dient hier Wasser. das in der Kühlvorrichtung
D unter starkem Unterdruck siedet. Die dabei entstehenden Dämpfe werden in einem
mit Niederdruckdampft betriebenen Strahlverdichter L soweit verdichtet, daß ein
Teil des Gemisches aus Treibdampf und Brüden in enem Einspritzkondensator M unter
Vakuum mittels Kühlwasser niedergeschlagen werden kann. Der Rest wird in einem weiteren
Dampfstrahlverdichter N auf einen solchen Druck verdichtet, daß die Kondensation
im Heizsystem des Austreibers A das als Oberflächenkondensator wirkt, erfolgt. Zur
Erzeugung des Vakuums im Kondensator M dient ein dritter Dampfstrahlverdichter O
mit zugehärigem Kondensator P, der eingedrungene Lift und sonstige nicht kondensierbare
Bestandteile der Brüden aus D auf atmosphärischen Druck verdichtet. Soll die Kondensation
in 4 bei Temperaturen unter 100 erfolgen, so muß auch an dieser Stelle Vakuum herrschen.
I)iesem Zweck dient ein vierter Strahlverdichtet Q. In dem Abscheider R trennt sich
das Kondensat von den nicht kondensierbaren Gasen und flißt über das Drosselventil
S zur Kühlvorrichtung D.
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An Stelle von Kompressionskältemaschinen können auch Absorptionskältemascinen
verwendet werden, deren verdampfer man in der Kühlvorrichtung D unterbringt, während
der Absorber und/oder der verflüssigerin den Abtreiber A oder in die Zuleitung der
Waschlösung zu diesem bei b eingebaut werden.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird durch einen verhältnismäßig
geringen Mehraufwand an mechaiiischer Energie für die Verdichtung der Kältemitteldämpfe
auf einen etwas höheren Druck. als bei de bischer üblichen Verfahren erforderlich
ist, der Heizwärmebedarf weigehend oder vollständig gedeckt und gleichzeitig der
Kühlwassebedarf verringert. Die zusätzliche Verdichtungsarbeit ist dabei um so geringer.
je weniger die temperatur, auf die die zu behandelnden Stoffe erwärmt werden müssen,
über der Temperatur des zur Verfügugn stehenden Kühlwassers liegt.