NL8303346A - Werkwijze en inrichting voor het strippen van een in een vloeistof opgelost gas uit de vloeistof. - Google Patents

Description

__*

Titel: Werkwijze en inrichting voor het strippen van een in een vloeistof _opgelost gas uit de vloeistof._ ue uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het strippen van een in een vloeistof opgelost gas uit de vloeistof, waarbij de het gas bevattende vloeistof in tegenstroom met een gasstroom door een kolom, welke één of meer gepakte bedden bevat, 5 wordt gevoerd, en waarbij de de kolom verlatende vloeistof wordt gebruikt om de aan de kolom toe te voeren vloeistof voor te verwarmen.

Een dergelijke werkwijze resp. inrichting is op zichzelf bekend. Volgens de bekende techniek wordt de warmte-uitwisseling tussen de aan de kolom toe te voeren vloeistof en de de kolom verlatende 10 vloeistof bewerkstelligd met behulp van een conventionele warmtewisselaar. Hieraan is het bezwaar verbonden, dat een deraelijke warmtewisselaar een relatief groot oppervlak dient te hebben, terwijl voorts in de meeste gevallen in verband met corrosieproblemen hoge eisen aan het materiaal van de warmtewisselaar worden gesteld. Veelal wordt een I5 warmtewisselaar van roestvrij staal gebruikt.

Een dergelijke warmtewisselaar is derhalve omvangrijk en duur.

De uitvinding beoogt dit bezwaar te ondervangen. Hiertoe wordt volgens de uitvinding een werkwijze van de beschreven soort daar-door gekenmerkt, dat de te behandelen vloeistof alvorens aan het voor het strippen bedoelde gepakte bed te worden toegevoerd, in tegenstroom met de circulerende gasstroom door een eerste extra gepakt bed wordt gevoerd onder zodanige condities, dat in dit extra bed geen gas uit de vloeistof wordt gestript, doch slechts warmte wordt uitgewisseld, ter-^ wijl de vloeistof, na in het voor het strippen bedoelde gepakte bed van het gas te zijn ontdaan wordt toegevoerd aan een tweede extra gepakt bed in tegenstroom met de het eerste extra gepakte bed verlatende circulerende gasstroom, waarbij de vloeistof warmte afstaat aan de circulerende gasstroom.

8303348 ---------------dm < * -2-

Een inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat een eerste extra gepakt bed aanwezig is, waaraan de te behandelen vloeistof in tegenstroom met de circulerende gasstroom kan worden toegevoerd onder zodanige condities dat in het extra gepakte bed geen 5 gas uit de vloeistof wordt gestript, doch slechts warmte wordt overgedragen; en dat een tweede extra gepakt bed aanwezig is, waaraan de vloeistof na het verlaten van het voor het strippen bedoelde gepakte bed in tegenstroom met de circulerende, het eerste extra gepakte bed verlatende, gasstroom, kan worden toegevoerd, lü In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening.

Figuur 1 toont schematisch een werkwijze en inrichting volgens de bekende techniek; en figuur 2 toont schematisch een voorbeeld van een werkwijze 15 en inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 1 il lustreertschematisch' een bekende werkwijze en inrichting voor het strippen van een gas uit een vloeistof, in het bijzonder voor het strippen van ammoniak uit water.

Het te strippen water wordt toegevoerd aan een kolom 1, 20 waarin zich op bekende wijze tenminste één gepakt bed 2 bevindt. Het te strippen water wordt via sproeiers 3 over het gepakte bed verdeeld en wordt aan de onderzijde van het gepakte bed middels een schotel orgaan 4 opgevangen en vervolgens, zoals bij 5 is aangeqeven uit de kolom afgevoerd.

25 Zoals bekend wordt het strippen bevorderd door een hoge vloei stoftemperatuur. Daartoe wordt volgens de bekende techniek het aan de kolom toe te voeren water voorverwarmd middels een conventionele warmtewisselaar 6 en vervolgens op de gewenste temperatuur gebracht middels een verwarmingsinrichting 7.

30 Aan de conventionele warmtewisselaar 6 wordt het de kolom verlatende water toegevoerd, zodat de zich daarin bevindende restwarmte wordt gebruikt om het nog te behandelen water voor te verwarmen.

Voorts is schematisch bij 8 een mogelijkheid aangegeven om de pH-waarde van detè behandelen vloeistof te beïnvloeden. In het 8303346 -3-

A

Φ f geval dat ammoniak uit water dient te worden gestript, dient door toevoer van loog de pH van het te behandelen water op 11 te worden gebracht, omdat bij een lagere pH-waarde de ammoniak niet als gas in het water is opgelost.

5 Door het gepakte bed 2 wordt in tegenstroom met het water een schematisch met 9 aangegeven gasstroom, bijvoorbeeld lucht, gevoerd.

Deze luchtstroom komt in het gepakte bed 2 in nauw contact met de vloeistof en neemt daarbij de ammoniak op. De luchtstroom wordt met behulp van een ventilator 10 opgewekt. Deze zuigt de lucht aan de 10 bovenzijde van het gepakte bed af en voert de ammoniak bevattende lucht vervolgens naar een tweede in een kolom geplaatst gepakt bed 11, waar de ammoniak uit de lucht wordt verwijderd met behulp van een in tegenstroom toegevoerde zure vloeistof, zoals bijv. water waarin zwavelzuur is ongelöst. Deze vloeistofstroom is aangegeven bij 12. Een oomp 13 is aanwezig , - , „ .recirculeren, 15 om de vloeistof over het tweede bed 11 te/en om net exces af te voeren.

De conventionele warmtewisselaar 6 dient een tamelijk groot oppervlak te hebben en in vele gevallen van bijzonder materiaal, zoals roestvrij staal te zijn vervaardigd, om corrosieproblemen te voorkomen. Dit heeft tot gevolg, dat de voor de warmtewisselaar 6 benodigde 20 investering wel de helft kan bedragen van de totale investering voor de benodigde inrichting.

Figuur 2 illustreert schematisch de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding. Volgens de uitvinding wordt de warmteoverdracht van de behandelde vloeistof naar de nog te behandelen 25 vloeistof bewerkstelligd door direkt contact tussen de vloeistoffen en het door gepakte bedden circulerende gas.

Weer uitgaande van een proces voor het strippen van ammoniak uit water, wordt bij 20 het te behandelen, ammoniak bevattende, water toegevoerd aan een in een kolom 21 geplaatst gepakt bed 22. Het te behan-30 delen water wordt bijvoorbeeld via sproeiers 23 over het gepakte bed 22 verdeeld en komt in het gepakte bed in aanraking met een in tegenstroom door het bed gevoerde luchtstroom 24.

Het te strippen water kan bijvoorbeeld een temperatuur van 30° C hebben. De luchtstroom is bij intrede in het gepakte bed 22 ver-35 zadigd met waterdamp en heeft een temperatuur van bijvoorbeeld 62,2° C. 8303346 -4-

Het inkomende water wordt door de lucht in het gepakte bed 22 verwarmd en verlaat dit met een temperatuur van bijvoorbeeld*60° C.

L)e warmteoverdracht vindt hoofdzakelijk plaats tengevolge van de konden-satie van de waterdamp uit de lucht in het water. De lucht wordt hierbij 5 afgekoeld tot bijvoorbeeld 31.5° C. De lucht blijft uiteraard verzadigd met waterdamp, maar bevat per kg lucht natuurlijk veel minder water dan bij intrede, tengevolge van de lagere temperatuur.

In het bed 22 wordt nog geen ammoniak uit het water gestript, aangezien de Ph van het water nog veel lager dan 11 is. Dit is 10 belangrijk, omdat anders het te strippen water deze ammoniak later weer zou kunnen opnemen. Het, het gepakte bed 22 verlatende water wordt middels een schotel orgaan 25 opgevangen en vervolgens met behulp van een pomp 26 toegevoerd aan een verwarmingsinrichting 27. Vöör of nadat het water in de verwarmingsinrichting 27 tot bijvoorbeeld 62° C 15 verwarmd wordt, wordt de Ph van het water door injectie van bijvoorbeeld natronloog bij 28 op een waarde van 11 gebracht, waarna het strippen van het ammoniak pas moge lijk wordt. Het water wordt versproeid over een gepakt bed 29, waarbij het in kontakt komt met de lucht die eerst door het eerste gepakte bed 22 is gevoerd en, die de ammoniak opneemt. De 20 lucht wordt eerst in een gepakt bed 30 door het water, dat in het gepakte bed 29 van de ammoniak is ontdaan verwarmd van bijvoorbeeld 31.5° C tot 60° C en neemt hierbij waterdamp op. Het water verlaat bij 31 het systeem met een temperatuur van, bijvoorbeeld, 32° C.

In de praktijk zullen de bedden 29 en 30 meestal één 25 pakket vormen, waarvan de gezamenlijke hoogte lager is dan de som van de berekende hoogte van beide pakketten afzonderlijk, omdat in de pakketten 29 en 30 zowel de warmte-uitwisseling als het strippen plaatsvinden.

De met ammoniak beladen lucht verlaat bij 32 de kolom met een temperatuur van bijvoorbeeld 60° C en wordt door middel van een ventila-30 tor 33 naar een absorber 34 gebracht, waar de ammoniak bijvoorbeeld door zwavelzuur gebonden wordt tot ammoniumsulfaat.

De lucht verlaat de absorber met een temperatuur van bijvoorbeeld 62.2° C en treedt het gepakte bed 22 binnen, waarna de kringloop van de lucht gesloten is. Zowel in de stripper als absorber treden 8303346 Λ -5- reakties op, waarbij in totaal warmte ontwikkeld wordt.

Het is mogelijk, dat de optimale luchtstroom door het warmtewisselingsdeel 22 en 30 en het stripperabsorberdeel 29 en 34 niet gelijk zijn. In dat geval bijv. kan van een bypass zoals 35 gebruik gemaakt 5 worden.

De gepakte bedden 22 en 30 vervullen samen dezelfde functie als de warmtewisselaar 6 in figuur I, maar zijn aanzienlijk goedkoper.

Bij een waterstroom van 100.000 kg/h, die van 30 tot 60° C wordt voorverwarmd door middel van een waterstroom die daarbij van 62° naar 32° C af- 10 koelt, moet wisselaar 6 een warmtewisselend oppervlak hebben van ca.

2 2.000 m . Uit korrosie-overwegingen zal in vele gevallen de wisselaar uit roestvrij staal gekonstrueerd moeten worden. In dat geval bedragen de kosten voor deze wisselaar ca. ƒ 1.400.000.

De kósten, benodigd voor de in deze uitvinding voorgestelde 15 warmtewisselingssysteem met de gepakte bedden 22 en 30 bedragen in hetzelfde geval slechts ca. f 70.000.

Het is natuurlijk niet noodzakelijk dat de drie processen van warmtewisseling, strippen en absorberen in Sën kolom plaatsvinden.

Deze processen kunnen desgewenst in meerdere kolommen worden uitgevoerd.

20 Een absorber, zoals geschetst, is niet in alle gevallen noodzakelijk. Het is niet noodzakelijk dat de extra benodigde energie aan het systeem wordt toegevoegd door middel van een verwarmingsinrichting 27.

Het is bijvoorbeeld ook mogelijk de energie aan de luchtstroom die van het gepakte bed 30 naar 29 gaat toe te voegen door middel 25 van bijvoorbeeld direkte stoominjektie in de luchtstroom.

Het beschreven warmtewisselingssysteem is niet alleen beperkt tot het gegeven voorbeeld, waarbij ammoniak uit water gestript wordt, maar kan ook bij andere processen gebruikt worden. Het is ook niet noodzakelijk dat'alleen gepakte bedden zoals beschreven hierboven gebruikt worden. Men 30 zou ook gebruik kunnen maken van andere bekende konstrukties om het kontakt tussen vloeistof en gas te vergroten, zoals bijvoorbeeld zeefplaten en dergelijke. Het is niet noodzakelijk dat het reciroulerende gas lucht is, eenander gas, zoals bijvoorbeeld waterstof of helium, kan tengevolge van de geringere dichtheid, en grotere warmte geleiding, voordelig zijn. Ook 8305346 -6- kan men het systeem onder een druk bedrijven die afwijkend is van de atmosferische. Zulke modificaties liggen voor de deskundige na'het voorgaande voor de hand en worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

“* *7 ”7 .7 *> 8 O G O C? 4 ö

Claims (11)

1. Werkwijze voor het strippen van een in een vloeistof op gelost gas uit de vloeistof, waarbij de het gas bevattende vloeistof in tegenstroom met een circulerende gasstroom door een kolom, welke één of meer gepakte bedden bevat, wordt gevoerd en waarbij de de kolom ver-5 latende vloeistof wordt gebruikt om de aan de kolom toe te voeren vloeistof voor te verwarmen, met het kenmerk, dat de te behandelen vloeistof alvorens aan het voor het strippen bedoelde gepakte bed te worden toeqevoerd, in tegenstroom met de circulerende gasstroom door een eerste extra gepakt bed wordt gevoerd onder zodanige 10 condities, dat in dit extra bed geen gas uit de vloeistof wordt gestript, doch slechts warmte wordt uitgewisseld, terwijl de vloeistof, na in het voor het strippen bedoelde gepakte bed van het gas te zijn ontdaan wordt toegevoerd aan een tweede extra gepakt bed in tegenstroom met de het eerste extra gepakte bed verlatende circulerende gasstroom, waarbij de 15 vloeistof warmte afstaat aan de circulerende gasstroom.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pH van de vloeistof, welke aan het eerste extra gepakte bed wordt t.oenevoerd aanzienlijk verschillend wordt gekozen van de pH van de vloeistof welke aan het voor het strippen bedoelde gepakte bed wordt 20 toegevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het ken-m e rk, dat een deel van de circulerende gasstroom niet door doch langs de eerste en tweede extra bedden wordt gevoerd.

4. Werkwijze volgens conclusie 1,2 of 3,met het 25 kenmerk, dat aan de circulerende gasstroom extra energie wordt toegevoerd.

5. Werkwijze volgens êén der conclusies 1 t/m 4, m e t * het kenmerk, dat de vloeistof water is; het daarin opgeloste gas ammoniak is; en de circulerende gasstroom een luchtstroom is, waarbij 830334- ’ -8- Λ de pH van het water, voordat dit aan het voor het strippen bedoelde gepakte bed wordt toegevoerd op een waarde van ongeveer 11 wordt gebracht.

6. Werkwijze volgens conclusies 1 t/ra 4, π e t het ken merk, dat de systeemdruk anders dan atmosferisch is.

7. Inrichting voor het strippen van een in een vloeistof op gelost gas uit de vloeistof, waarbij de het gas bevattende vloeistof in tegenstroom met een circulerende gasstroom door een kolom, welke één of meer gepakte bedden bevat, wordt gevoerd, en waarbij de de kolom verlatende vloeistof wordt gebruikt om de aan de kolom toe te voeren vloei-10 stof voor te verwarmen, met het kenmerk, dat een eerste extra gepakt bed aanwezig is, waaraan de te behandelen vloeistof in tegenstroom met de circulerende gasstroom kan worden toegevoerd onder zodanige condities, dat in het extra gepakte bed geen gas uit de vloeistof wordt gestript, doch slechts warmte wordt overgedragen; en dat een tweede 15 extra gepakt bed aanwezig is, waaraan de vloeistof na het verlaten van het voor het strippen bedoelde gepakte bed in tegenstroom met de circulerende, het eerste extra gepakte bed verlatende, gasstroom, kan worden toegevoerd.

8. Inrichting volgens conclusie 7,met het kenmerk, 20 dat alle gepakte bedden in een enkële kolom zijn geplaatst.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat de extra gepakte bedden tot een enkel gepakt bed zijn gecombineerd.

10. Inrichting volgens één der conclusies 7 t/m 9, m e t het 25 k e n m e r k, dat een de extra gepakte bedden overbruggende leiding voor een deel van de circulerende gasstroom aanwezig is.

11. Inrichting volgens één der conclusies 7 t/m IQ, met het kenmerk, dat de extra gepakte bedden althans deels zijn vervangen door een stelsel van zeefplaten. 3012. Inrichting volgens êên der conclusies 7 t/m 11, gekenmerkt door middelen om extra energie aan de circulerende gasstroom toe te voeren. * 8303345