FI87735B - Foerfarande och anordning foer avlaegsnande av gaser fraon vaetskor - Google Patents

Description

1 87735

Menetelmä ja laite kaasujen poistamiseksi nesteistä 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä kaasujen poistamiseksi nesteistä.

Keksintö kohdistuu edelleen menetelmän toteutukseen käytettävään patenttivaatimuksen 5 mukaiseen monivaiheiseen pai-10 neenalentimeen.

Nesteissä liuenneina tai liukenemattomina olevat kaasut poistetaan pääasiassa alennetussa paineessa nesteistä. Yleensä nesteet suihkutetaan tätä tarkoitusta varten kam-15 mioon, jossa vallitsee alipaine. Paineen alennuksen vaikutuksesta suuri osa nesteen sisältämistä kaasuista vapautuu. Paineen yhä pienentyessä kaasua vapautuu yhä enemmän.

Tämä prosessi saavuttaa raja-arvonsa; kun kammiossa vallit-20 see paine, jossa neste kiehuu kulloisessakin lämpötilassaan. Jotta nesteestä poistettaisiin kaasua tehokkaasti, pidetään optimina, että neste, josta kaasua poistetaan, jäähdytetään lämpötilaan, joka on 1 - 2 °C sen kiehumispisteen alapuolella kulloisessakin paineessa. Samanaikaisesti haihtuu suureh-: 25 koja nestemääriä. Tällöin muodostunut höyry ' toimii samanaikaisesti vapautuneen kaasun kantimena. Tämän ansiosta nesteestä vapautuneen kaasun tai vapautuneiden kaasujen osapaine pienenee samanaikaisesti toivotulla tavalla kulloinkin vallitsevissa olosuhteissa mahdolliseen mini-30 miin.

Tämän menetelmän epäkohtana on se, että nesteestä vapautuneen kaasun kokonaismäärä sisältyy poistuvaan höyryyn, joka vie kaasun mukanaan. Tämä vaikeuttaa sekä nesteestä vapau-35 tuneen kaasun tai vapautuneiden kaasujen talteenottoa että ·· höyryfaasin palautusta tai jatkokäyttöä.

2 87735 Tämän asiantilan auttamiseksi kaasun poisto nesteistä suoritetaan myös kaksivaiheisena ja erityisesti silloin, kun paineen alennus tapahtuu annetussa alipaineessa sen jälkeen, kun neste on jäähdytetty 1 - 2 °C kiehumislämpötilansa 5 alapuolelle kyseisessä paineessa. Tässä kaksivaiheisessa menetelmässä kaasua sisältävän nesteen paine alennetaan ensimmäisessä paineenalennusvaiheessa niin pitkälle, että merkittävä osa nesteen sisältämistä kaasuista vapautuu ilman, että nestettä kuitenkaan vielä mainittavasti haihtuu. 10 Tämä merkitsee silloin sitä, että jäähdytyksen avulla muodostuneen höyryn mukanaan kuljettama kaasumäärä seuraavassa toisessa paineenalennusvaiheessa on oleellisesti pienempi kuin yksivaiheisessa menetelmässä, niin että toisessa paineenalennusvaiheessa muodostuneen höyryn lauhtuminen voi 15 tapahtua huomattavasti edullisemmissa olosuhteissa ja erityisesti myös huomattavasti pienemmissä laitoksissa.

Olosuhteiden selventämiseksi selitetään kaasun poistoa tapulikuituteollisuudessa käytettävistä kehruuliuoksista.

20 Tällaiset kehruuliuokset kuljettavat mukanaan huomattavan ilmamäärän lisäksi myös rikkivetyä ja rikkihiiltä suurehkoina määrinä. Sekä rikkivety että rikkihiili on poistettava käytännöllisesti katsoen täydellisesti ennen kehruuliuoksen palautusta kehruuprosessiin tai kehruuliuoksen poistoa.

25 Kaasut on siis poistettava huolellisesti kehruuliuoksista, ennen kuin liuokset voidaan poistaa tai palauttaa. Yleensä näiden kaasujen mukana poistetut höyryt on poistettava. Ottaen huomioon nykyään toimivissa laitoksissa käytettävät verraten suuret kehruuliuosmäärät tämä merkitsee käytännössä 30 sitä, että kaasun poistoa varten optimaalinen kehruuliuoksen vain 1 - 2 °C:n jäähdytys vastaa prosessin lämpöhäviötä 1-3 tonnia höyryä/h kehruukonetta kohti.

Tämän tekniikan tason huomioon ottaen on keksinnön tehtävänä 35 saada aikaan menetelmä ja tämän menetelmän toteutukseen käytettävä laite, jolloin sama poistotehokkuus kuin tunnetuilla menetelmillä saavutetaan pienemmällä energian kulutuksella.

3 87735 Tämän tehtävän ratkaisemiseksi keksintö tarjoaa menetelmän, jolla on patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan tunnusmerkit. Tämän menetelmän toteutukseen käytettävällä laitteis-5 tolia, erityisesti monivaihepaineenalentimella, on patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa esitetyt tunnusmerkit.

Keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta käytetään edullisesti tapulikuituteollisuudessa käytettävien kehruuliuos-10 ten kaasujen poistoon.

Keksinnön oleellisena perusajatuksena on siis suorittaa monivaiheinen kaasujen poisto nesteistä, erityisesti laimennetuista vesipitoisista liuoksista ainakin kolmivaiheisesti 15 siten, että paineen alennuksessa 1 - 2 °C:n jäähdytykseen tarvittava energia syötetään paineenalennuskammioon kahden peräkkäisen paineenalennusvyöhykkeen väliin sijoitetun lämmitysvaiheen eli nesteen välikuumennuksen kautta, jolloin tällainen 1-2 °C:n kuumennus voi tapahtua huokealla pro-20 sessilämmöllä, jota tuskin voidaan muualla käyttää hyväksi, esimerkiksi haihdutuslaitoksesta tulevalla poistohöyryllä tai jollakin muulla pienienergiaisella poistohöyryllä, jota varten muuten on käytettävä jäähdytysvettä sen lopullista tiivistystä varten.

25

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tämä kolmivaiheinen kaasunpoistomenetelmä suoritetaan edullisesti siten, että nesteestä poistetaan kaasua ensimmäisessä vaiheessa alennetussa paineessa, jossa ei vielä tapahdu nesteen merkit-30 tävää haihtumista, siis erityisesti nesteen kiehumishaih- tumista, niin että tässä ensimmäisessä vaiheessa vapautuneet kaasut ovat niin kuivia, että ne voidaan suoraan tai mahdollisesti jäähdytyksen jälkeen poistaa tavallisella ilmapumpulla tai tyhjöpumpulla. Tällöin erityisesti tässä menetel-35 män toteutuksessa sen nesteen painetta, josta kaasua on poistettava tai josta kaasua on ennalta poistettu, alennetaan toisessa paineenalennusvaiheessa kuumennuksen jälkeen voimakkaan haihtumisen, edullisesti kiehumishaihtumisen, 4 87735 aikana niin pitkälle, että se saavuttaa ainakin oleellisesti ja ilman epätaloudellisia teknisiä kustannuksia sen lämpötilan, joka sillä on alussa ennen paineen alennusta ensimmäisessä paineenalennusvaiheessa. Tässä keksinnön toteutuk-5 sessa aikaansaadaan siis neste, jolla on käytännöllisesti katsoen sama lämpötila kuin syötetyllä nesteellä, mutta josta erittäin vähäisellä energiankulutuksella on käytännöllisesti katsoen kokonaan poistettu sen sisältämät kaasut. Sanonta "käytännöllisesti katsoen kokonaan" tarkoittaa sitä, 10 että nesteen jäämäkaasupitoisuus on enintään 5 % lähtökaasu-pitoisuudesta.

Keksinnön mukaisen menetelmän toisen suoritusmuodon mukaan viimeisessä paineenalennusvaiheessa muodostunut höyry-kaasu-15 seos syötetään lauhduttimeen, edullisesti pintalauhdut- timeen, jossa ylläpidetään tarvittavaa alipainetta ilman-vaihtohöyrysuihkulaitteen avulla, ja höyrysuihkulaitteen käyttöhöyry lauhdutetaan sen perään kytketyssä toisessa lauhduttimessa, edullisesti samoin pintalauhduttimessa.

20 Tässä lauhdutuksessa vapautuneet kaasut voidaan ilman vaikeuksia poistaa suoraan ilmapumpun tai tyhjöpumpun avulla.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin yhden suoritus-: esimerkin avulla. Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön 25 mukaisen menetelmän toteutukseen käytettävää laitetta.

Kuviossa 1 esimerkkinä esitetty laite kaasujen poistamisek-| si tapulikuitukehruuliuoksista muodostuu monivaiheisesta paineenalentimesta 3, kahdesta pintalauhduttimesta 14, 18, 30 höyrysuihkulaitteesta 17 ja tyhjöpumpusta 19.

Kolmivaiheinen paineenalennin 3 muodostuu ensimmäisestä paineenalennuskammiosta tai paineenalennusvaiheesta 4, ·,· ; perään kytketystä kuumennuskammiosta tai kuumennusvaiheesta 35 5 ja tämän perään kytketystä toisesta paineenalennusvaihees- ta 6.

* , * · 5 87735

Kaasuja sisältävä kehruuliuos, jonka lämpötila on 33 °C, suihkutetaan sisääntulonysän 1 ja suihkutussuuttimen 2 kautta. Ensimmäisen paineenalennusvaiheen paine on asetettu 80 mbar'iin. Tässä lämpötilassa ja tässä paineessa ei vielä 5 tapahdu vesipitoisen kehruuliuoksen merkittävää haihtumista. Ottaen huomioon tässä käytäntöä vastaavassa esimerkissä tapahtuva liuoksen sisältämien suolojen aiheuttama 3°C:n kiehumispisteen kohoaminen, kehruuliuos kiehuisi vasta 42,2 mbar'in paineessa, ja ensimmäisessä paineenalennusvaiheessa 10 on paine säädetty arvoon 80 mbar.

Toisaalta 80 mbar'in paine riittää kuitenkin poistamaan jo suurimman osan kehruuliuosnesteen mukana kulkevasta ilmasta, rikkivedystä ja rikkihiilestä. Tässä 80 mbar'in paineessa 15 vapautuu 70 - 80 % kehruuliuoksen mukana kulkevista kaasuista.

Ensimmäisen paineenalennusvaiheen 4 kammioon suihkutettu kehruuliuos kootaan kokoomapohjaan 23, joka erottaa ensim-20 mäisen paineenalennusvaiheen 4 kammion seuraavasta kammiosta 5, nimittäin paineenalentimen kuumennusvaiheesta. Pohja 23 on tehty reikälevyksi, jonka läpi kehruuliuosneste valuu hienojakoisena kuumennusvaiheen 5 kammioon. Kuumennusvaiheen 5 kammioon syötetään tällöin tulojohdon 7 kautta huokeaa 25 kuumennusainetta, tässä selitetyssä suoritusesimerkissä haihdutuslaitoksesta tulevaa poistohöyryä, joka ei ole oleellisesti lämpimämpää kuin 34 °C, useimmiten 35-36 °C.

« 30 Kuumennusvaiheen 5 kammiossa ylläpidetään 45 mbar'in painetta, joka vastaa kehruuliuoksen lämpötilaa 34eC (huom. kehruuliuosnesteen kiehumispisteen nousu 3°C).

Kuumennusvaiheessa 5 ainakin 1 °C:n verran kuumennetun 35 kehruuliuosnesteen paine alennetaan, sen jälkeen kun liuos on siirtynyt kuumennusvaiheen 5 pohjasta suuttimen 11 kautta toisen paineenalennusvaiheen kammioon, 42,5 mbar'in paineeseen. Tällöin kiehumisen aiheuttaman "lämpöhäviön" seurauk- 6 R 7 7 3 5 sena saadaan jälleen alkuperäinen kehruuliuoslämpötila 33 °C, siis lämpötila, jossa kehruuliuosneste syötetään tulo-nysän 1 kautta paineenalentimeen. Näissä olosuhteissa toisen paineenalennusvaiheen 6 kammiossa tapahtuu kuitenkin keh-5 ruuliuosnesteen, tässä veden, voimakas haihtuminen. Tällöin kehruuliuoksen vielä sisältämien kaasujen, erityisesti rikkivedyn ja rikkihiilen jäämämäärät vapautuvat ja poistuvat höyryn mukana. Paineenalentimen 3 poistonysän 12 kohdalla toisesta paineenalennusvaiheesta 6 poistettu keh-10 ruuliuos sisältää korkeintaan 5 % tulonysän 1 kautta tulleista kaasuista.

Toisen paineenalennusvaiheen 6 kammion höyrytilasta haarautuvan poistojohdon 13 kautta toisessa paineenalennusvaihees-15 sa 6 vapautuva höyry sekä rikkivedyn ja rikkihiilen jäämä- määrät joutuvat poistojohdon perään kytkettyyn pintalauhdut-timeen 14. Pintalauhdutinta käytetään jäähdytysveden avulla, jota syötetään lauhduttimeen tulonysän 15 kautta ja poistetaan poistonysän 16 kautta.

20

Ilmanvaihdosta ja 42,5 mbar'in paineen ylläpidosta toisen paineenalennusvaiheen 6 kammiossa huolehtii ilmanvaihtohöy-rysuihkulaite 17, joka on kytketty pintalauhduttimen 14 ____: perään. Tässä höyrysuihkulaitteessa 17 toisesta paineenalen- 25 nusvaiheesta 6 imetty 42,5 mbar'in höyry-kaasuseos puristetaan esimerkiksi 80 mbar'iin. Näin puristettu höyry-kaasu-seos voidaan sen jälkeen syöttää tässä 80 mbar'in paineessa kytkemällä väliin toinen pintalauhdutin 18 tyhjöilmapumppuun 19, josta seos poistuu ilmakehän paineessa. Kaasuseos syö-30 tetään sen jälkeen putkijohdon 20 kautta rikkivedyn ja rikkihiilen talteenottolaitokseen.

Poistettujen kaasujen vielä mukanaan kuljettaman höyryn mahdollisimman suurien määrien lauhduttamiseksi syötetään 35 pintalauhduttimen 14 tarvitsema jäähdytysvesi kuviossa 1 esitetyllä tavalla edullisesti ensin putkijohdon 21 kautta : ·.: pintalauhduttimeen 18, josta se vasta sen jälkeen virtaa johdon 15 kautta lauhduttimen eteen kytkettyyn pintalauhdut- 7 87735 timeen 14. Tarvittava jäähdytysvesi voidaan tällä tavoin käyttää optimaalisesti hyväksi.

Myös ensimmäisestä paineenalennusvaiheesta 4 poistetut 5 kaasut johdetaan poistokaasujohdon 22 kautta sen perään kytkettyyn pintalauhduttimeen 18, josta ne jäähdytyksen jälkeen imetään pois ilmapumpun 19 avulla ja kuljetetaan ilmakehän paineessa talteenottojohtoon 20.

10

Claims (6)

8 87735

1. Menetelmä kaasujen poistamiseksi kaasua sisältävistä nesteistä, jolloin nesteen painetta alennetaan kahdessa vaiheessa ja neste näiden kahden vaiheen välillä lämmite-5 tään, tunnettu siitä, että ensimmäisessä vaiheessa nesteen painetta alennetaan sen verran, että ei vielä tapahdu kiehumishaihtumista, mutta suuri osa liuenneista ja liukenemattomista kaasuista erottuu nesteestä, 10 että toisessa vaiheessa neste kuumennetaan 1-2 °C, ja että kolmannessa vaiheessa nesteen painetta alennetaan sen verran, että paineenalennuksesta aikaansaadun kiehumisen seurauksena neste saavuttaa alkuperäisen lämpötilansa.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att vätskan upphettas med avgäende änga.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste kuumennetaan poistohöyryllä.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat 25 av att änggasblandningen som frigörs i det sista trycksänk- ningssteget mätäs tili en yt- eller blandningskondensator, det i kondensatorn erforderliga undertrycket upprätthälls med hjälp av en ängsprayanordning som avlägsnar gas, och ängsprayanordningens drivänga kondenseras tili stor del i 30 en därefter anordnad andra yt- eller blandningskondensator, varefter ännu förekommande gaser mätäs direkt tili en luft-pump.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeisessä paineenalennusvaiheessa vapautuva 20 höyry-kaasuseos syötetään pinta- tai sekoituslauhduttimeen, lauhduttimessa tarvittava alipaine ylläpidetään kaasunpois-tohöyrysuihkulaitteen avulla, ja höyrysuihkulaitteen käyttö-• höyry lauhdutetaan suuressa määrin sen perään kytketyssä toisessa pinta- tai sekoituslauhduttimessa, minkä jälkeen 25 vielä esiintyvät kaasut syötetään suoraan ilmapumppuun.

4. Förfarande enligt ett eller flere av patentkraven 1 - 35 3, kännetecknat av att den gas innehällande vätskan är spinnlösning för stapelfibrer. 10 87735

4. Yhden tai useamman patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasua sisältävänä nesteenä on tapulikuitukehruuliuosta. 30

5. Trycksänkningsanordning som fungerar i flere steg för avlägsnande av gaser i vätskor, känneteckad av att den (3) utgörs av tre i följande ordning belägna kamrar, nämligen en första trycksänkningskammare (4), en upphettningskam- 5 mare (5) och en andra trycksänkningskammare (6), vilka kammare är försedda med i och för sig kända anordningar (23, 11) för förflyttning av vätska frän en kammare tili följande kammare, med anordningar (17, 19) för bildande av undertryck i trycksänkningskamrarna samt med en studs (7) 10 för att föra uppvärmningsenergi tili upphettningskammaren.

5. Monivaiheinen paineenalennin nesteissä olevien kaasujen poistamiseksi, tunnettu siitä, että paineenalennin (3) on muodostunut kolmesta seuraavassa järjestyksessä olevasta kammiosta, nimittäin ensimmäisestä paineenalennuskammiosta 35 (4), kuumennuskammiosta (5) ja toisesta paineenalennuskam- miosta (6), jotka kammiot on varustettu sinänsä tunnetuilla laitteilla (23, 11) nesteen siirtämiseksi yhdestä kammiosta seuraavaan kammioon, laitteilla (17, 19) alipaineiden muo- 9 87735 dostamiseksi paineenalennuskammioihin sekä yhteellä (7) lämmitysenergian tuomiseksi kuumennuskammioon.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen paineenalennin, tunnettu 5 alipainejohdosta (22), joka yhdistää ensimmäisen paineen- alennusvaiheen (4) kaasutilan suoraan tai väliin kytketyn jäähdyttimen (18) kautta paineenalennuspumppuun (19). 10 1. Förfarande för avlägsnande av gaser frän vätskor in- nehällande gas, varvid vätsketrycket sänks i tvä steg och vätskan mellan dessa tvä steg uppvärms, kännetecknat av att i det första steget vätsketrycket sänks sä mycket, att kokningsavdunstning inte ännu sker, men en stor del av de 15 lösta och olösta gaserna separeras frän vätskan, att i det andra steget vätskan upphettas 1 - 2°C, och att i det tredje steget vätsketrycket sänks sä mycket, att den av trycksänk-ningen ästadkomna kokningen resulterar i att vätskan erhäl-ler sin ursprungliga temperatur. 20

6. Trycksänkningsanording enligt patentkravet 5, känneteckad av en undertrycksledning (22), som förenar det första trycksänkningsstegets (4) gasutrymme direkt eller via en 15 mellankopplad kylare (18) tili en trycksänkningspump (19).