DE891387C - Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben der fluechtigen absorbierten Bestandteile einer beladenen Absorptionsloesung aus dieser durch Entspannung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben der fluechtigen absorbierten Bestandteile einer beladenen Absorptionsloesung aus dieser durch Entspannung

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DE891387C
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben der flüchtigen absorbierten Bestandteile einer beladenen Absorptionslösung aus dieser durch Entspannung Bei der Absorption flüchtiger Stoffe aus Gasgemischen durch eine geeignete Lösungsflüssigkeit wird die Wiederbelebung der entstandenen Absorptionslösung, die Austreibung der absorbierten Bestandteile häufig anstatt mittels Erwärmung und Destillation derselben wesentlich mittels Druckminderung durchgeführt, vorzugsweise dann, wenn der absorbierte Stoff einen sehr niedrig liegenden Siedepunkt, d. h. bei gewöhnlicher Temperatur eine verhältnismäßig hohe Dampfspannung besitzt, also selbst sehr flüchtig ist. Namentlich in diesem Fall der Absorption niedrigsiedender Stoffe, erst recht bei der die Absorption begünstigenden Anwendung von Absorptionsflüssigkeiten mit Siedepunkten, die in nur mäßigem Abstand oberhalb des Siedepunktes des zu absorbierenden Stoffs liegen, hat man es in der Regel bei der Wiederbelebung der Absorptionslösung überhaupt nur mit Stoffen nicht sehr hoher Siedelage zu tun. Gerade dann ist aber nicht nur der Verzicht auf eine wesentliche Erwärmung, d. h. die Anwendung von hauptsächlich nur Druckminderung durch-Entspannung überhaupt als Austreibungsmittel, sondern auch namentlich eine solche Entspannung bis auf einen unterhalb der Atmosphäre liegenden Druck vorteilhaft. Es ist klar, daß in diesem Fall die Austreibung der flüchtigen absorbierten Bestandteile aus der Lösung um so leichter und voll- ständiger gelingt, je niedriger die Absoluthöhe dieses Entspannungsunterdrucks eingehalten wird. Nun hat aber ein solcher sehr niedrig liegender Absolutdruck der Entspannung naturgemäß die Wirkung, daß bei Anwendung einer verhältnismäßig niedrigsiedenden Absorptionsflüssigkeit neben dem von ihr absorbierten flüchtigen Stoff auch erhebliche Anteilmengen der Absorptionsflüssigkeit selbst verdampfen. Ganz abgesehen davon, daß diese mitverdampften Anteile der Absorptionsfiüssigkeit eine gas- oder dampfförmige Beimengung des ausgetriebenen flüchtigen absorbierten Stoffs darstellen, den letzteren also im Endergebnis verdünnen, wird durch diese meist beträchtliche Beimengung das Volumen der bei dem Entspannungsunterdruck abzusaugenden Gas- oder Dampfmenge erheblich vermehrt und damit die Arbeit der den erforderlichen Unterdruck erzeugenden Kompressionspumpe, die gegen den äußeren Atmosphärendruck zu arbeiten hat, in unerwünschtem Maße vergrößert.
  • Dieser Arbeitsaufwand der Pumpe stellt aber bei der hier betrachteten Art der Austreibung des absorbierten Stoffs den weit überwiegenden Kostenaufwand für diese Aufgabe überhaupt dar.
  • Die Erfindung hat zum Ziel, diesen Aufwand an Kompressionsarbeit zur Erzeugung des Unterdrucks unter den vorausgesetzten Arbeitsbedingungen weitestgehend zu verringern und zugleich die Masse der aus der Absorptionslösung ausgetriebenen flüchtigen absorbierten Bestandteile möglichst hoch zu konzentrieren. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß bei Anwendung einer verhältnismäßig niedrigsiedenden Absorptionsflüssigkeit die Entspannung der Flüssigkeit unter Feinverteilung derselben bis auf einen sehr niedrig liegenden Absolutdruck durchgeführt wird und die hierbei ausgetriebenen flüchtigen Bestandteile nachfolgend durch nnmittelbare Einwirkung eines kreisenden, ständig mittelbar rückgekühlten Stromes von gleicher Flüssigkeit auf eine tiefere Temperatur herabgekühlt werden. Beispielsweise benutzt man zur Feinverteilung und gleichzeitigen Entspannung der unter höherem als atmosphärischem Druck zugeführten beladenen Absorptionsflüssigkeit die bekannten Spiralzerstäubungsdüsen, in denen der Anfangsdruck der Flüssigkeit bis auf den Betriebsunterdruck der Austreibung entspannt wird, und einen hierzu dienenden weiträumigen Entspannungsbehälter, in dessen freien Raum hinein die Zerstäubung erfolgt. Bei dieser Feinverteilung durch Zerstäubung der beladenen Absorptionslösung findet nicht nur eine Austreibung der absorbierten Bestandteile durch Verdampfung derselben unter dem Unterdruck, also ein Entgasen, sondern auch ein teilweises Verdampfen der Absorptionslösung selbst statt. Bei der nachfolgenden Herabkühlung des gebildeten Gas-Dampf-Gemisches gemäß der Erfindung durch unmittelbare Einwirkung einer Kühlflüssigkeit wird ein gewisser Teilider schwerstsiedenden Komponente, d. h. der Absorptionslösung, verdichtet und damit aus dem Gemisch herausgeschafft. Da der absolute Druck des Systems sehr niedrig ist, kann hierbei schon eine Herabkühlung von geringem Umfang, etwa von nur wenigen Grad Celsius, eine verhältnismäßig starke Verringerung der im Gas-Dampf-Gemisch vorhandenen Masse an Absorptionsfiüssigkeit zur Folge haben, so daß damit tatsächlich das Volumen des bei Unterdruck abzusaugenden restlichen Gas-Dampf-Gemisches bedeutend verkleinert und die entsprechende Pumpenarbeit entsprechend stark herabgesetzt wird. Da nun gemäß der Erfindung die besagte Kühlung durch unmittelbare Einwirkung eines kreisenden ständig mittelbar rückgekühlten Stromes von gleicher Flüssigkeit wie die Absorptionslösung erfolgt, so wird hierbei im Endergebnis von dem absorbierten Stoff praktisch nichts oder doch sehr wenig abgefangen und dem System entzogen. Es ergibt sich lediglich eine unerhebliche Vermehrung des kreisenden Stromes von Absorptionsflüssigkeit entsprechend der verhältnismäßig kleinen auskondensierten Flüssigkeitsmenge; diese ausgeschiedene Masse an Absorptionslösung mit einer gewissen zufolge des Unterdrucks sehr mäßigen Beladung an dem zu absorbierenden Stoff kann innerhalb des Betriebes, z. B. innerhalb des Absorptionsbetriebes selbst anstandslos ohne besondere Maßnahmen und Kosten mitverarbeitet werden. Im einzelnen sind die vorbeschriebenen Verhältnisse und Wirkungen aus dem am Schluß dieser Beschreibung gebrachten Beispiel zu entnehmen.
  • Mit der Erfindung werden bei der Durchführung des Abtreibens mittels alleiniger Druckminderung bedeutsame Vorteile erzielt, und dadurch wird diese Art und Weise der Wiederbelebung einer Absorptionslösung, die für viele Fälle, namentlich für schwach beladene Lösungen, der Wiederbelebung durch andere Mittel, z.B. durch Erwärmen und Destillieren stark überlegen ist, auf einen wesentlich verbesserten Stand gebracht, der ihre Anwendung in der Praxis erst wirldich wertvoll macht.
  • Die Erfindung ist nicht an eine bestimmte Stoffbeschaffenheit der zu absorbierenden flüchtigen Bestandteile und der zur Absorption dienenden Flüssigkeit gebunden; die Absorptionsflüssigkeit muß nur verhältnismäßig niedrigsiedend sein, und der zu absorbierende Stoff muß natürlich eine noch tiefere Siedelage besitzen. In der unten folgenden Erläuterung des Verfahrens an Hand der Zeichnung wird beispielsweise als Absorptionsflüssigkeit Wasser, dessen Siedepunkt unter Atmosphärendruck bekanntlich Io0°C ist, und als damit zu absorbierender Stoff Acetylen zugrunde gelegt, das als Flüssigkeit unter atmosphärischem Druck bei - 8z"C siedet. Es kann, um ein anderes Beispiel-zu nennen, Benzol (C6H6) mit dem Siedepunkt 810 C bei Atmosphärendruck die Absorptionslösung und ein Gemisch von sogenannten Gasolkohlenwasserstoffen, in der Hauptsache C2-, C und C-Kohlenwasserstoffe, welche allesamt Siededrucke in Höhe einer Atmosphäre bei Temperaturen unter o" aufweisen, der zu absorbierende Stoff sein. Das Beispiel am Schluß dieser Beschreibung wird die in diesem Sinne allgemeine Anwendbarkeit der Erfindung klarmachen.
  • Die Zeichnung gibt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung in einer schematisch gehaltenen Ansicht, teilweise im senkrechten Schnitt wieder.
  • Zur Behandlung der beladenen Absorptionslösung durch. Entspannung bis auf niedrig liegenden Unter- druck und durch nachfolgende Kühlung des ausgetriebenen Gas-Dampf-Gemisches dienen der weiträumige Entspannungsbehälter 1 und der darauf gebaute Turm 2. Der Behälter I besitzt einen nach unten gezogenen verengten Fußteil 3 zum Sammeln und Abfließen der behandelten Flüssigkeit. Im oberen Teil des Behälters I ist das waagerechte Zufuhrrohr 4 angeordnet, das mit einer Anzahl von gleichmäßig über die Grundfläche verteilten Zerstäubungsvorrichtungen 5 versehen ist. Dieses Zufuhrrohr 4 ist unter Zwischenfügung des Regelungsventils 6 an die Druckleitung 7 einer Druckpumpe 8 angeschlossen, deren Saugleitung 9 die zu verarbeitende Absorptionsflüssigkeit empfängt. Diese Flüssigkeit möge in dem hier zu betrachtenden Anwendungsfall Wasser sein, das unter erhöhtem Druck Acetylen absorbiert hat. Die Pumpe preßt das Wasser mit einem Überdruck von etwa 3 bis 4 Atm. durch die Zerstäubungsvorrichtungen 5, aus denen es in feinstverteilter Form, fast als Flüssigkeitsnebel austritt und in den ganzen Leerraum des Behälters 1 versprüht wird. Das in flüssiger Form übrigbleibende Wasser sammelt sich in dem Fußteil 3, der mit einem Flüssigkeitsanzeiger 10 versehen ist, und fließt durch das Fallrohr II in einen tiefer stehenden offenen Behälter 12 ab, der an die freie Atmosphäre angrenzt. Die Höhe dieses Fallrohres II wird dem im Behälter 1 herrschenden Unterdruck so angepaßt, daß die sich einstellende barometrische Flüssigkeitssäule ihren Spiegel in dem Fußteil 3 hält, so daß ihre Standhöhe in der Anzeigevorrichtung 10 von außen sichtbar und damit die Höhe des Unterdrucks kontrollierbar ist. Die durch das Standrohr II ablaufende überschüssige Flüssigkeit wird aus dem offenen Behälter 12 durch das Ablaßrohr 13 weggeführt.
  • Der Turm 2 ist durch einen unteren Siebboden 14 und einen mittleren Zwischenboden 15 in zwei Abteile unterteilt. Dabei ist der Zwischenboden 15 so eingerichtet, daß er dem von unten aufsteigenden Gas-Dampf-Gemisch freien Durchtritt gewährt, aber die von oben her auf ihn treffenden Flüssigkeit abfängt und durch den Seitenstutzen I6 abfließen läßt. Das untere und obere Abteil des Turms 2 sind mit je einer Füllwerkschicht 17 bzw. I8, die etwa aus Raschigringen bestehen kann, ausgesetzt. Im Kopfraum des Turms 2 oberhalb der Füllwerksschicht I8 befindet sich die Verteilvorrichtung I9, welche an die Zufuhrleitung 20 angeschlossen ist, und auf die Spitze des Turms:2 ist das Abgangsrohr 21 für Gas und Dämpfe aufgesetzt, an das die Dämpfeabgangsleitung 22 anschließt. Diese Dämpfeabgangsleitung 22 und damit der Innenraum sowohl des Behälters I als auch des Turms 2 sind an eine den erforderlichen Unterdruck erzeugende zweistufige Kompressionspumpe, welche die beiden Pumpenzylinder 23 und 24 besitzt, angeschlossen. Demgemäß steht das Rohr 22 mit dem die erste Stufe bildenden Zylinder 23 in Verbindung; das Auspuffrohr25 dieses Zylinders tritt in den Zwischenkühler 26 über, der nach der Zeichnung ein mit einer Kühlflüssigkeit beschickter Röhrenkühler ist und sowohl das Rückkühlen des auf den Zwischendruck gebrachten Gas-Dampf-Gemisches als auch das Auskondensieren der dabei verdichteten Absorptionsflüssigkeit zu bewirken hat, welche durch das Fallrohr 27 abläuft. Das verbleibende gekühlte Gas-Dampf-Gemisch tritt durch die Rohrleitung 28 in den die zweite Stufe bildenden Arbeitszylinder 24 über und wird hierin bis auf wesentlich atmosphärischen Druck komprimiert. Dieses komprimierte Gas-Dampf-Gemisch tritt über die Rohrleitung 29 in den zweiten Röhrenkühler 30 über, der es auf gewöhnliche Temperatur abkühlt und damit das Auskondensieren praktisch der ganzen Restmenge an Absorptionsflüssigkeit bewirkt, welche durch das Fallrohr 31 abläuft. Das unverdichtet gebliebene Gas-Dampf-Gemisch verläßt den Kühler 30 durch die Rohrleitung 32; es besteht im wesentlichen nur noch aus den absorbierten flüchtigen Bestandteilen, vorliegendenfalls Acetylen. Die beiden Fallrohre 24 und 31 münden in den offenen an die äußere Atmosphäre angrenzenden Sammelbehälter 33 ein, aus dem die abgeschiedene Flüssigkeit durch das Rohr 34 weggeführt wird. Sie besteht im wesentlichen aus fast reiner Absorptionsflüssigkeit, die geringe Anteilmengen des absorbierten Stoffs, d. h. von Acetylen gelöst enthält.
  • Die aus dem oberen Abteil 18 des Turms 2 durch den Stutzen 16 ablaufende Flüssigkeit gelangt durch das Fallrohr 35 in den offenen an die äußere Atmosphäre angrenzenden Sammelbehälter 36 hinein. Das Fallrohr 35 muß, wegen des Unterdrucks in den Raum 18, eine Höhe besitzen, welche die diesem Unterdruck entsprechende barometrische Flüssigkeitshöhe übersteigt, damit ein freier Auslauf in den Behälter 36 hinein stattfindet. Aus diesem Behälter saugt die Förderpumpe37 über ihre Saugleitung38 die Flüssigkeit an und drückt sie über ihre Druckleitung 39 durch den Kühler 40, der als ein Röhrenkühler dargestellt ist und die Flüssigkeit durch ein den Röhrenteil zugeführtes Kühlmittel auf mittelbarem Wege rückkühlt. Damit diese Rückkühlung möglichst weit getrieben wird, empfiehlt es sich, als Kühlmittel eine möglichst kalte Flüssigkeit, z. B. frisches Brunnenwasser, oder unter Umständen sogar eine künstlich tiefgekühlte Flüssigkeit zu nehmen.
  • Die im Kühler 40 rückgekühlte, von der Pumpe 37 geförderte Flüssigkeit gelangt durch die anschließende Steigleitung 20 in die Verteilvorrichtung 19 am Kopf des Turms 2. Dadurch wird ein vollständiger Kreislauf der Flüssigkeit durch das Berieselungsabteil 18 des Turms 2, die Pumpe 37 und den Kühler 40 in den Turm 2 zurück herbeigeführt. Die kreisende Flüssigkeit ist gemäß dem Verfahren eine gleiche Flüssigkeit, wie die in den Entspannungsbehälter 1 hineingebrachte, beladene Absorptionsflüssigkeit. Sie kann zu Beginn des Betriebes ohne Beladung mit dem zu absorbierenden Stoff sein, stellt dann im betrachteten Beispiel reines Wasser dar, doch kann man ebenso gut beladene Absorptionsflüssigkeit nehmen. Dadurch, daß durch das Abteil 18 ein Strom von ausgetriebenen absorbierten Bestandteilen, vorliegendenfalls Acetylen, von verhältnismäßig hoher Konzentration hindurchzieht, belädt sich die kreisende Flüssigkeit bis zu einer bestimmten Gleichgewichtskonzentration mit diesem Stoff und ist also dann im ständigen Betrieb eine beladene Absorptionslösung.
  • Da die im Abteil 18 auf den Gasdampfstrom einwirkende kalte Berieselungsflüssigkeit das hindurchziehende Gas-Dampf-Gemisch nicht nur kühlt, sondern auch, was gerade mit dem Verfahren bezweckt wird, einen Teil der mit durchziehenden im Behälter 1 entstandenen Dämpfe von Absorptionsfiüssigkeit zur Kondensation bringt, so vermehrt sich die kreisende Flüssigkeit ständig um die Menge des gebildeten Kondensats; dieses wird aus dem Behälter 36 durch die Abgangsrohrleitung 41 weggeführt.
  • Im Betriebe der beschriebenen Vorrichtung wird bei dem zugrunde gelegten Anwendungsfall, der Verarbeitung eines acetylenhaltigen Wassers, im Innern des Entspannungsbehälters I durch die Wirkung der Kompressionspumpe 23 und 24 ein Unterdruck von beispielsweise 40 mm Hg absolut aufrechterhalten.
  • Die Druckpumpe 8 preßt die Absorptionslösung mit einem Druck von beispielsweise 3,5 Atm. absolut in das Zufuhrrohr 4 und in die Zerstäubungsvorrichtungen 5 ein, so daß für diese also ein Überdruck von mehr als 4Atm. verfügbar ist. Die Regelung dieses Überdrucks kann zusätzlich durch das Ventil 6 erfolgen. Dabei herrscht sowohl in den Zufuhrleitungen 7 und 4 wie auch im Entspannungsraum I eine Temperatur, die beispielsweise 300 C beträgt, also nur unwesentlich höher als die gewöhnliche Temperatur ist. Jedenfalls erfährt die zugeführte Flüssigkeit keine besondere, irgendwie wesentliche Erwärmung. Durch die Feinverteilung mittels der Zerstäubungsvorrichtungen 5 und die Einwirkung des sehr tief liegenden Unterdrucks im Raum I wird das in dem Wasser gelöste Acetylen fast vollständig ausgetrieben, so daß durch das Fallrohr II ein von Acetylen fast völlig befreites Wasser abläuft, das nach seiner Sammlung im Behälter 12 und seiner Abfuhr durch das Rohr 13 gegebenenfalls unmittelbar wieder als Absorptionslösung verwendet werden kann da es ja nicht erwärmt ist. Bei der Abdampfung im Behälter I verdampft aus der zugeführten Flüssigkeit auch ein Teil des Wassers, so daß ein Gas-Dampf-Gemisch von Acetylengas und Wasserdampf mit der im Behälter I herrschenden Temperatur, nach obigem etwa 30°C, in und durch den Turm 2 abzieht. Die dabei von dem Gemisch zunächst durchzogene Füllwerksschicht I7 hält mitgerissene Flüssigkeitströpfchen zurück, so daß sie nicht im nachfolgenden Abteil 18 in den hier bestehenden Kreislauf der Berieselungsflüssigkeit eintreten können. Die hier kreisende kalte Berieselungsflüssigkeit bewirkt beim Durchgang des Gas-Dampf-Gemisches durch die Füllwerksschicht I8 eine Abkühlung desselben und dementsprechend als Folge das Auskondensieren einer gewissen Dampfmenge, also von Wasser. Wenn auch die herbeigeführte Temperatureruiedrigung absolut gerechnet klein ist, beispielsweise von 30 bis zu 22°C geht, so ist doch die anteilmäßige Verringerung an Wasser in dem Gemisch verhältnismäßig groß, weil der durch die Entspannung geschaffte Unterdruck sehr niedrig liegt; diese Wirkung wird in dem unten folgenden Beispiel zahlenmäßig nachgewiesen werden. Es findet daher eine weitgehende Entfernung von Wasser, d. h. von Absorptionsflüssigkeit in Form von kondensiertem Dampf aus dem im Entspannungsbehälter I erzeugten Gas-Dampf-Gemisch statt, und die Folge ist, daß das über die Dämpfeabgangsrohrleitung 22 abgezogene Gas-Dampf-Gemisch hoch konzentriert an dem absorbierten Stoff, vorliegendenfalls Acetylen, ist. Dieses Ergebnis wird nach der Erfindung dadurch gesichert, daß der im Raum I gehaltene Unterdruck der in diesem und im Berieselungsturm 2 gehaltenen verhältnismäßig niedrigen Temperatur angepaßt ist und mit dieser erfindungsgemäß unter Herbeiführung des geschilderten Erfolgs zusammenwirkt.
  • Die bei der beschriebenen Betriebsweise durch die Abgangsrohre 34 und 41 überschüssig abgeführten Mengen von Wasser enthalten zwar Acetylen in beachtlicher Konzentration gelöst, sind aber wegen der Anwendung von niedrigen Temperaturen für die Behandlung der eingeführten Absorptionslösung, des acetylenhaltigen Wassers und des ausgetriebenen Gas-Dampf-Gemisches, im Verhältnis zur Gesamtmasse dieser Absorptionslösung so klein, daß sie, wenn man sie nicht überhaupt verlorengeben darf, mühelos in dem Absorptionssystem selbst verwertet werden können. Man braucht sie zu diesem Zweck in den mit Gegenstrom betriebenen Absorptionssturm nur als zusätzliche Absorptionslösung an einer Stelle des Gasstromes einzuführen, die sich in einer gewissen Entfernung vor seinem Austritt aus dem Turm befindet, wo schon eine entsprechende Beladung der bis dahin vorgeschrittenen Absorptionslösung eingetreten ist.
  • Beispiel Der zu verarbeitende Ausgangsstoff, die beladene Absorptionslösung, besteht aus 420 m3/h Wasser mit 3Io Nm3/h gelöstem Acetylen C2H2. Diese Flüssigkeit wird durch die Pumpe 8 mit einem Druck von 3,5atü = 4,5 ata und einer Temperatur von 30°C den Zerstäubungsdüsen 5 zugeführt und in den Innenraum des Behälters. 1 hinein versprüht, der durch die Pumpe 23, 24 auf einem absoluten Druck von 40 mm Hg oder 40 Torr gehalten wird. Die bei dem Zerstäuben und anschließenden Verdampfen bzw. Entgasen als Wärmeentzug bzw. Abkühlung erscheinende Verdampfungswärme des Wassers und Lösungswärme des Acetylens können rechnerisch und praktisch gegenüber der verhältnismäßig großen Absorptionslösungsmenge vernachlässigt werden, es wird daher nachstehend mit einer Temperatur von 30°C auch im Entspannungsbehälter I gerechnet.
  • Durch die Entspannung im Behälter 1 wird der größte Teil des Acetylens als Gas frei gemacht und Wasser entsprechend dem verfügbaren Wasserdampfteildruck in diese Gasatmosphäre hinein verdampft.
  • Beide Prozesse können praktisch nicht bis zum theoretischen Gleichgewicht fortschreiten; es wird hier angenommen, daß 90 01o der Wasserdampfsättigung erreicht und 95 % der Acetylengleichgewichtsmenge frei gemacht werden.
  • Der Wasserdampfteildruck bei 30° beträgt .................. ...... 3I,8 mm Hg, 90 % hiervon sind 0,9 . 31,8 ....... = 28,6 mm Hg.
  • Der Acetylenteildruck beträgt also 40,0-28,8.................... = 11,2 mm Hg.
  • Die diesem Teildruck entsprechende theoretische Gleichgewichtsmenge an Acetylen im ablaufenden entgasten Wasser errechnet sich aus der Löslichkeitsziffer bei 30° zu insgesamt . 5 Nm3/h C2 H2.
  • Die hiernach durch Entgasen ausgetrieben Acetylenmenge wäre theoretisch 310 - 5 ............... = 305 Nm³/h C2H2.
  • Praktisch werden ausgetrieben nur 0,95.305..................... = 290 Nm³/hC2H2 und verblieben also im Restwasser 310 - 290 .................. = 20 Nm³/hC2H2.
  • Der Grad der Austreibung des Acetylens aus dem 310 - 20 Wasser ist also........ = 0,935 = 93,5 % 310 Aus obigen Zahlen ergibt sich die Zusammenstellung der Teildrücke und Teilvolumina wie folgt: bei 30° Acetylen 11,2 mm Hg ....... 290 Nm³/hC2H2 Wasserdampf 28,6 mm Hg 730 Nm3/hH2O Gemisch 40 mm Hg ...... 1020 Nm³/h Das wirkliche Volumen dieses Gemischs bei 30° ist 1020. 760 (273 + 3ö) = 2I 500 m3/h.
  • 40. 273 Dieses Volumen wäre also ohne Anwendung der Erfindung beim Unterdruck 40 mm Hg abzusaugen.
  • Erfindungsgemäß wird das Gas-Dampf-Gemisch von seiner Entstehungstemperatur, 30"C, durch unmittelbare Einwirkung von Kühlwasser auf beispielsweise 220 gekühlt, behält dabei aber natürlich den Gesamtdruck 40 mm Hg bei. Für dieses gekühlte Gemisch ergeben sich die Zusammenstellung der Teildrucke und Teilvolumina sowie das Gesamtvolumen wie folgt: bei 220: Wasserdampf 19,8 mm Hg ....... 300 Nm³/hH2O Acetylen 20,2 mm Hg ....... 305 Nm³/hC2H2 Gemisch 40 mm Hg ....... 605 Nm³/h.
  • Das wirkliche Volumen dieses Gemischs bei 22° ist 605. 760 (273 + 22) = 12 400 Nm³/h 40.273 Die Vergleichung beider Ergebnisse, ohne und mit Erfindung, ergibt das Verhältnis der abzusaugenden und zu komprimierenden Gasvolumina zu 12 400 = 0,578 = rd. 58 %.
  • 21 500 Da diesem Verhältnis annähernd auch die Ansaug-und Kompressionsarbeiten entsprechen, wird also für diese Arbeit durch Anwendung der Erfindung eine Arbeitsersparnis von rund 40 % erreicht.
  • Der praktisch für die beiden obigen Fälle anzusetzende absolute Arbeitsaufwand bei elektromotorisch angetriebenen Pumpen ist, nach maschinentechnischer Erfahrung, in Form von aufzuwendender elektrischer Energie auf etwa 200 PS bzw. 350 PS gleichwertig I47 bzw. 258 KW zu schätzen. Die Ersparnis bei Anwendung der Erfindung beträgt also 258 - 147 = III KW. Bei einem Preis von 0,03 DM je Kolowattstunde macht dies geldlich eine Betriebskostenersparnis von III 0,03 = 3,33 DM je Stunde und wegen des dauernd durchgehenden Betriebes der Acetylenerzeugungsanlage für ein ganzes Jahr 365 . 24 . 3,33 = 29 200 Dm aus.
  • Die obigen Beispielszahlen geben auch Aufschluß über die Wassermengen, die als Kondensate aus der Gesamtvorrichtung flüssig und mit Acetylengehalt abgehen.
  • Die im Entspannungsbehälter I verdampfte Wassermenge beträgt 730 Nm³/h Wasserdampf gleich 0,8 . 730 = 584 kg/h Wasser. Hiervon werden 730 - 300 = 430 Nm³/h wasserdampf gliech 344 kg/h Wasser im Kühlturm 18 ausgeschieden, erscheinen also im Behälter 36, und fast der gesamte Rest im Betrage von 584- 344 = 240 kg/h Wasser wird durch die Kompressionspumpe 23, 24 verdichtet und gelangt in den Behälter 33. Beide Teilmengen bzw. die Gesamtmenge ausgeschiedenen Wassers sind sehr klein gegenüber der zugeführten bzw. im Betrieb kreisenden Gesamtmenge an Absorptionslösung von 420 m3/h gleich annähernd 420 ooo kg/h. Sie können daher anstandslos in die Absorption an geeigneter Stelle wieder eingeführt werden.
  • Folgerungen: Die weitgehende Austreibung des' gelösten Acetylens durch ausschließliche Entspannung der Absorptionslösung im Behälter 1 ohne Wärmezufuhr und trotz niedrig liegender Temperatur gelingt, weil der im Behälter angewendete Unterdruck sehr klein ist, nach obigem Beispiel 40 mm Hg, und weil zudem der im Gesamtdruck enthaltene Acetylenteildruck durch den mitanwesenden Wasserdampfteildruck, nach obigem 28,6 mm Hg, stark verkleinert wird. Die Schaffung dieser Arbeitsbedingungen erfordert aber zur Verwirklichung, daß die Absorptionsflüssigkeit, hier Wasser, bei atmosphärischem Druck einen verhältnismäßig niedrigen Siedepunkt hat (100°C).
  • Aus diesem selben Erfordernis entspringt aber die für die Erfindung wertvolle und für ihre Durchführung unerläßliche Folge, daß die erfindungsgemäße Kühlung schon bei der überhaupt möglichen mäßigen, nur einige Grad Celsius umfassenden Temperaturerniedrigung den Teildruck des Dampfes der Absorptionsflüssigkeit, weil dieser zufolge ihrer niedrigen Siedelage beachtlich groß ist, absolut und relativ in ansehnlichem Maße erniedrigt bzw. daß dabei eine ansehnliche Teilmasse des im Entspannungsgemisch enthaltenen Absorptionsmittels herauskondensiert. Würde man ein hochsiedendes Absorptionsmittel, z. B. übliches Benzolwaschöl, mit einer Siedelage von etwa 200 bis 3000 C anwenden, so wäre dessen Dampfdruck bei der Arbeitstemperatur der Entspannung so niedrig, daß durch Abkühlen des Entspannungsgemisches um wenige Grad Celsius keine nennenswerte Anteilmenge des Öls auskondensiert werden könnte. Auf der anderen Seite darf aber auch der beim Entspannen auftretende Teildruck des ausgetriebenen absorbierten Stoffes in dem Entspannungs-Gas-Dampf-Gemisch nicht zu stark vorherrschen, d. h. den Teildruck des Absorptionsmitteldampfes nicht zu stark überwiegen oder zurückdrängen. Dieser Teildruck des absor- bierten Stoffes hängt im Einzelfalle von verschuedenen Faktoren, wie seiner Siedelage, seiner Löslichkeit und seiner Konzentration im Absorptionsmittel ab.
  • Jedenfalls ist aus dem Beispiel erkennbar, daß die stoffliche Natur des Absorptionsmittels und des absorbierten Stoffs weitgehend beliebig sein können.
  • PATENTANSPBSCHE: I. Verfahren zum Austreiben der flüchtigen absorbierten Bestandteile einer beladenen Absorptionslösung aus dieser durch Entspannung bis auf Unterdruck ohne wesentliche Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung einer verhältnismäßig niedrigsiedenden Absorptionsflüssigkeit die Entspannung der Flüssigkeit unter Feinverteilung derselben bis auf einen sehr niedrig liegenden Absolut druck durchgeführt wird und die hierbei ausgetriebenen flüchtigen Bestandteile nachfolgend durch unmittelbare Einwirkung eines kreisenden, ständig mittelbar rückgekühlten Stromes von gleicher Flüssigkeit auf eine tiefere Temperatur herabgekühlt werden.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruchs, gekennzeichnet durch einen Entspannungsbehälter (I) mit einer Vorrichtung (4, 5) zur Zufuhr unter Druck und Zerstäubung der beladenen Absorptionslösung, durch einen mit dem Gasraum dieses Behälters verbundenen Berieselungsturm (I8), durch eine Kreislaufführung von berieselnder Absorptionsflüssigkeit über den Turm, eine Förderpumpe (37) und einen mittelbaren Kühler (40), und durch eine an den Gasabzug des Entgasungsbehälters bzw. des Berieselungsturms angeschlossene, den erforderlichen Unterdruck erzeugende Kompressionspumpe (23, 24).
DEST1415D 1944-06-25 1944-06-25 Verfahren und Vorrichtung zum Austreiben der fluechtigen absorbierten Bestandteile einer beladenen Absorptionsloesung aus dieser durch Entspannung Expired DE891387C (de)

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