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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Zeichnung gibt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignete Vorrichtung in einer schematisch gehaltenen Ansicht, teilweise im senkrechten
Schnitt wieder.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Wasserdampfteildruck bei 30° beträgt .................. ......
3I,8 mm Hg, 90 % hiervon sind 0,9 . 31,8 ....... = 28,6 mm Hg.
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Der Acetylenteildruck beträgt also 40,0-28,8.................... =
11,2 mm Hg.
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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.
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Die hiernach durch Entgasen ausgetrieben Acetylenmenge wäre theoretisch
310 - 5 ............... = 305 Nm³/h C2H2.
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Praktisch werden ausgetrieben nur 0,95.305..................... =
290 Nm³/hC2H2 und verblieben also im Restwasser 310 - 290 .................. = 20
Nm³/hC2H2.
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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.
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40. 273 Dieses Volumen wäre also ohne Anwendung der Erfindung beim
Unterdruck 40 mm Hg abzusaugen.
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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.
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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 %.
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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.
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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.
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Die obigen Beispielszahlen geben auch Aufschluß über die Wassermengen,
die als Kondensate aus der Gesamtvorrichtung flüssig und mit Acetylengehalt abgehen.
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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.
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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).
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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.
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Jedenfalls ist aus dem Beispiel erkennbar, daß die stoffliche Natur
des Absorptionsmittels und des absorbierten Stoffs weitgehend beliebig sein können.
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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.