Patentkrav.
Opfindelsen angår et apparat og dets virkemåde, hvorved der kan gennemføres en afdrivning med forstærkning med påfølgende kondensering og forstærkning af en lettere fordampelig komponent fra en fortrinsvis vandig blanding, der gennemføres ved, at der overføres den til afdrivningen nødvendige varme gennem et fælles varmetransmissionslegeme (3), hvor varmen hidrører fra kondensering af den ved afdrivningen afgivne damp, som gennem komprimering med en varmepumpe (26) har faet den for kondenseringen nødvendige kogepunktsstigning. Apparatet er sammensat af to sektioner, en afdrivning-med forstærkning sektion (1) og en kondensering-med forstærkning sektion (2), der er bygget sammen omkring et fælles varmetransmissionslegeme (3). Hver af sektionerne er udstyret med en forstøverrotor (4), som fra bunden af det vandrette delcylindriske hus (13) fra hver sin side slynger væske ind mod det fælles varmetransmissionslegeme, der samtidig indgår som skillevæg mellem de to sektioner. Regulering af tilstrømning af væske til forstøverrotoren sker ved hjælp af en aksial væskekanal (5), der samtidig formidler den kontinuerte passage gennem apparatet, kendetegnet ved, at blandingsvæskens kontakt med varmetransmissionsfladen formidles ved at blandingsvæsken ved hjælp af forstøverrotoren (4) slynges mod fordamperfladen (6), hvorved man både far en fordampning fra fordamperfladen og en kontakt mellem væske og damp. Ved de fleste anvendelser vil der være behov for ekstra forstærkning, og blandingsvæsken må da tilføres ved (24) direkte til den aksiale væskekanal (5) ved en position, der afhænger af hvor stor en forstærkning der kræves. Refluxen føres tilbage ved (10), hvor blandingen tilføres, dersom der ikke er behov for forstærkning. Efter afdrivning og forstærkning komprimeres dampen med varmepumpen (26) og føres til sektionen (2) for kondensering og forstærkning gennem tilgang (27), og ved dampens kontakt med varmetransmissionsfladen der her fungerer som køleflade (6) vil der komme en kondensering af dampen, hvor kondensatet har en koncentration af den letforampelige komponent, der er lavere end koncentrationen i den damp, der har afgivet kondensatet, og den resterende damp vil derfor have en øget koncentration. Samtidig vil forstøverrotoren have slynget kondensat ind mod kølefladen, hvor det bliver kølet ned sammen med det netop afgivne kondensat. Når det derefter er strømmet tilbage til forstøverrotoren og igen slynges mod kølefladen har det haft kontakt med den modstrømmende damp, og den resterende damp vil igen have faet øget koncentrationen, men den sidste del af kondensationen ct dog stærkt afhængig af, om den letfordampelige komponent kan kondenseres fuldstændigt under de givne omstændigheder. 2. Apparat ifølge krav 1 kendetegnet ved, at vametransmissionslegemet (3), der med kendt udformning fremstilles ved foldning af plader eller ved sammensvejsning af rektangulære plader til dannelse af lodrette spidse V-formede flader, hvis åbninger skiftevis vender mod sektion (1) afdrivning med forstærkning, og mod sektion (2) kondensering med forstærkning, hvor varmetransmissionen bringes til at fungere, ved at hele overfladen bliver hårdt besprøjtet, og som derved kan fungere uden at der dannes belægninger på varmefladen, selv om der er et stort indhold af tørstof i væskeblandingen. 3. Apparat ifølge krav 1 og 2 kendetegnet ved, at ved behandling af ethanol med afdrivning og forstærkning fra en gæringsvæske, hvor der ønskes den højest mulige koncentration af slutproduktet, vil det være nødvendigt med en ekstra forstærkning i sektion (1), her må råproduktet ledes ind i apparatet ved en position (24) mellem remanens afgangen (11) og tilgangen for reflux (10), der svarer til den ønskede forstærkning, og tilgangen må placeres således, at væsken først kommer i kontakt med forstøverrotoren (4) og får eventuelle klumper findelt, således at spalten (15) ikke bliver stoppet til. For hver recirkulation af væsken vil der som nævnt ske en dobbelt afdrivning fra gæringsvæsken, først fordampning ved kontakt mellem væske og varmeflade, og derefter ved kontakt mellem væske og damp.Når man således har faet en komplet afdrivning, og dampen under gentagen forstærkning er nået frem til afgangen (20), vil dampen blive ansuget af varmepumpen (26) og bliver komprimeret til et tilstrækkelig højt tryk og kogepunkt, til at dampen kan kondenseres og derved afgive varme til den fortsatte afdrivning. Dampen, der kommer ind ved tilgangen (27), kommer i kontakt med kølefladen og afgiver kondensat, der har en højere koncentration af den tungt fordampelige komponent end der er i den damp, der har afgivet kondensatet, og den resterende damp vil derved have faet en forstærkning af ethanol indholdet. Samtidig vil det indslyngede kondensat, sammen med det netop afgivne kondensat, blive kølet ned, og når det derefter bliver slynget ud fra forstøverrotoren og kommer i kontakt med den modstrømmende damp, vil der komme endnu en kondensering af damp med en koncentrering af ethanolen i den resterende damp til følge. For hver recirkulation af kondensatet far man således en dobbelt forstærkning af den resterende damp, hvor man har ligevægt mellem kondensat og damp, når der har været kontakt mellem kondensat og damp efter udslyngningen. Når der er samme koncentration af ethanolen før og efter efter udslyngningen, har man nået den højst opnåelige koncentration af ethanolen, og det kondensat, der er afgivet indtil det stadium, ledes som reflux i modstrøm med dampen og udtages gennem afgangstilslutningen (25), og føres herfra tilbage til sektion (1) tilgangstilslutning (10). Den resterende damp, der udgør det endelige produkt, strømmer fortsat videre mod sektionens modsatte ende, hvor al dampen tilsidst bliver kondenseret. Kondensatet,der optages i den aksiale væskekanal, strømmer parallelt med dampen mod afgangstilslutningen (22) for det færdigudvundne ethanol. Systemet med at den aksiale væskekanal (5) kan afgive reflux ved den ene ende og færdigprodukt ved den anden ende er en vigtig detalje i den nye konstruktion. 4. Apparat ifølge krav 1 til 3 kendetegnet ved, at apparatet er velegnet til at behandle blandinger, hvori der indgår ammoniumbikarbonat, som f.eks. i gylle.
Gylle vil normalt have et kvæstofindhold på ca. 0,3 % og vil ved opvarmning til over 70°C dissocieres i ammonium, ammoniak og CO2, og da ca.50% af kvælstoffet er bundet som ammonium, er der en meget lav koncentration af ammoniak, og det vil være nødvendigt med en væsentlig forstærkning af ammoniak koncentrationen, og gyllen må tilføres ved (24).Selve afdrivningen forløber omtrent som ved afdrivning af ethanol, idet CO2 gassen næsten omgående følger dampen over i forstærkningsdelen i sektion (1). Ved gyllens indføring i afdrivningssektionen (24), vil den blive blandet op med refluxen, som formentlig vil være næsten fri for ammonium, hvilket vil lette afdrivningen, men der skal nok foretages laboratorieforsøg for at kunne foretage en korrekt beregning af et anlæg. Ved afdampningen under afdrivningen vil den damp, der afgives fra gyllen have en ammoniakkoncentration, der er ca. 12 gange så høj som den er i den gylle, der har afgivet dampen. Når gyllen derefter igen udslynges, vil den møde en damp, der er varmere og med en lavere koncentration af ammoniak end der er i dampen, og der vil opnås en ny ligevægt gennem afgivelse af ammoniak til dampen. For hver recirkulation af gyllen, der foretages, vil man således opnå en dobbelt afdrivning af ammoniak fra gyllen, og det vil ikke være vanskeligt at opnå en fuldstændig afdrivning af ammoniakken. Under forstærkningen medens dampen føres fra tilgangen (24) til afgangen (20) vil der også komme en dobbelt effekt ved forstærkningen for hver recirkulation af refluxen. Når dampen er nået frem til afgangen (20) vil den sammen med CO2 gassen blive ansuget af varmepumpen (26) og komprimeret til det nødvendige tryk og kogepunkt, før den ledes ind i sektion (2) gennem adgangstilslutningen (27), hvorefter der sker en kondensering ved dampens kontakt med varmetransmissionsfladen (6), der her virker som køleflade. Det afgivne kondensat, sammen med det kondensat der blev slynget ind mod kølefladen, bliver kølet ned, og når det er strømmet ned og slynget ud fra forstøverrotoren, og derved kommet i kontakt med den modststrømmende damp, der har en højere koncentration af ammoniak og en højere temperatur end koncentratet har, vil der ved den opnåede ligevægt være overført ammoniak-vand koncentrat til koncentratet, og den resterende damp vil igen have fået en dobbelt forstærkning ved en enkelt recirkulering af kondensatet. Når den planlagte koncentration af dampen er opnået og udtagning af reflux gennem afgangstilslutningen (25) er indstillet således, at netop den mængde kondensat, der herved er afgivet, bliver ført til bage til sektion (1), er der to muligheder for gennemførelse af den sidste del af processen: 1. at man fortsætter kondenseringen af dampen, og lader det frembragte kondensat følge parallelt med dampen, herved vil CO2 gassen give et stigende partialtryk og kondenseringstemperaturen vil falde, og da den må ligge over fordampnings temperaturen i sektion (1) bliver det nødvendigt at udlufte CO2 gassen, og da der følger et tilsvarende volumen damp med, kommer der til at mangle varmeenergi til afdrivningen, som må suppleres ved hjælp af et ekstra varmelegeme i sektion (1), der fungerer med tilført energi. En anden mangel herved er, at den udluftede damp/gas må kondenseres, og ved kølingen kommer ammoniakken ud bundet i ammoniumbikarbonat, hvor man kunne ønske sig, at ammoniakken og gassen kommer ud hver for sig, et problem som viser sig at kunne klares med apparatet på en simpel måde. Ved løsning nr. 2 strømmer dampen videre sammen med CO2 gassen mod endevægen, hvor der er en studs (23) for tilgang af vand til absorbtion af ammoniakken, hvor der må tilføres så meget vand, at gassen ved skrubningen bliver helt ren,og at vandet kan absorbere den sidste rest af ammoniak. Gassen tages ud gennem en afgangs studs (21) i endedækslet, og vandet ledes frem til den position, hvor optagelse af kondensat til reflux stoppede, der er her etableret en afgangstilslutning (28) til udtagning af ammoniak-vandblandingen. Under passagen mod afgangen vil koncentrationen af ammoniak i vandet plus kondensat for hver recirkulation komme i ligevægt med koncentrationen i dampen, som ved udtagningen har sin højeste værdi. Under denne passage vil der også her for hver recirkulation af væsken ske en dobbelt stof og temperatur udveksling, dels den direkte kondensation ved dampens kontakt med kølefladen og dels det kølede kondensats kontakt med dampen under det kølede kondensats udslyngning fra forstøverrotoren (4). Da ammoniakkens absorption i vandet sker ΐ forbindelse med at dampen løbende kondenseres, vil der således ikke være behov for en ekstra varmetilførsel i sektion (1). 5. Apparat ifølge krav 1-4 kendetegnet ved, at apparatet kan skille ammoniumbikarbonat til CO2 gas og en ammoniak- vand blanding, en funktion der f. eks. kan benyttes til fjernelse af CO2 gas fra røggas, hvor CO2 gassen ifølge nyere projekter kan deponeres i undergrunden. Fremgangsmåden ved behandlingen består i, at blandingen af ammoniak og vand føres til en skrubber, hvor den i mod strøm med røggassen optager CO2 gassen som ammoniumbikarbonat ved en temperatur hvorved ammoniakken og CO2 gassen associeres. Efter skrubningen føres blandingen tilbage til apparatet for absorbtion af ammoniakken. Driftsudgifterne er små, da man også drager fordel af den dobbelte effekt ved afdrivning og kondensering. 6. Apparat ifølge krav 1-4 kendetegnet ved, at som følge af at afdrivning med forstærkning, komprimering ved hjælp af varmepumpe og kondensering med forstærkning af en blanding med en letfordampelig komponent kan gennemføres ved at kontakten mellem væskeblanding og varmetransmissionsflade samt væskeblanding og damp formidles ved hjælp af forstøverrotorer (4) og aksiale væskekanaler (5), helt uden behov for at investere i traditionelle afdrivningskolonner, hvortil kommer, at der opnås en stor driftsøkonomisk besparelse, specielt ved processer, hvor der er behov for en kraftig forstærkning, da effekten af, at både kontakten mellem væske og damp og forstærkning gennem fordampningen foregår i proces voluminet. Resultatet af denne dobbelte effekt er, at tilbagestrømningen-refluxen kan reduceres til ca. det halve med en næsten tilsvarende reduktion af kraftforbruget. Ved en traditionel rektifikationskolonne er der kun afdrivnings og forstærknings effekt fra kontakten mellem væske og danp i kolonnen, og man er her også afhængig af kontaktindsatsenes effektivitet, medens de termodynamiske egenskaber af væskeblandinger ved fordampning er stabile, og der synes derfor at være en sikker driftsøkonomisk besparelse ved at benytte det nye system.