NO813461L - Fremgangsmaate og anlegg for gjenvinning av loesningsmiddel - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anlegg for gjenvinning av løsningsmid-ler, hvor en varm bæregasstrøm, som er ladet med ls-ningsmiddeldamp i et fordampningskammer, for frakondensasjon av løsningsmiddeldampene og utskilling av ls-ningsmidlene blir avkjølt og ekspandert under arbeidsytelse ved hjelp av en ekspansjonsmaskin, hvorpå den løsningsmiddeldamp-fattige bæregasstrm etter fornyet oppvarming ledes tilbake til fordampningskamret. Den arbeidseffekt som oppnås ved hjelp av ekspansjonsmaskinen brukes ved mekanisk kopling til fortetning av bæregasstrmmen som er ladet med løsningsmiddeldamp.

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et anlegg for gjen-i vinning av løsningsmidler..

<1>Ved de kjente fremgangsmåter og anlegg, som f.eks. er be- j skrevet i "Ullmanns Enzyklopådie der technischen Chemie" bd 1 (1951), side 338, blir en bære-gasstrøm, som er ladet med

løsningsmiddeldamper i et fordampningskammer avkjølt for f.ra-kondensasjon av løsningsmiddeldampene og fraskilling av løs-, ningsmidlene, hvorpå bære-gasstrømmen som nå er fattig på løsningsmiddeldamp etter fornyet oppvarming blir ledet til- I bake til fordampningskamret. Løsningsmiddeldampene blir ikke, fullstendig frakondensert. I bære-gasstrømmen gjenstår ennå en viss restmengde av løsningsmiddeldamp, som svarer til , løsningsmidlets damptrykk ved kjølemidlets temperatur. For at løsningsmiddeltap skal unngås, ledes bæregasstrømmen derfor i kretsløp. Den løsningsmiddeldamp-fattige bæregasstrøm i har riktignok noe redusert evne til å oppta løsningsmiddel-damp, men dette betyr ikke noe for fremgangsmåtens lønnsom- :

het.

i Fremgangsmåten egner seg generelt for separering av flyktigeJ løsningsmidler fra ikke fordampbare substrater. i

t i

Et anvendelsesområde er fjernelse av løsningsmiddelrester

fra kjemiske substanser som fremstilles eller renses ved bruk.av løsningsmidler. Andre anvendelsesområder ligger på farge- og lakksektoren, sektoren for kjemisk rensing av teks-tiler, på film- og foliesektoren, gummibearbeidingssektoren og klebestoff- og klebematerialsektoren.

Ved de kjente anlegg er det vanligvis anordnet atskilte kjø-leanordninger for frakondensasjon av løsningsmiddeldampene og anordninger for gjenoppvarming av bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp. Av denne grunn er dét nødven-dig å bruke betydelige kjølemiddelmengder og energibehovet blir høyt for gjenoppvarming av det løsningsmiddeldamp-fattige bæremediet. Denne gjenoppvarming av bærestrømmen er nød-vendig for at strømmen i fordampningskamret skal kunne ladesj raskt med en tilstrekkelig løsningsmiddelmengde, dvs at sub-'

I

stråtet blir raskere tørt. I

Man kunne prøve å oppnå energibesparelse ved at kjølemediet som er oppvarmet ved sin passasje gjennom kjøleanordningen ble brukt til gjenoppvarming av bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp, dvs at kjølemidlet føres i motstrøm til bæregasstrømmen. Men det vil være innlysende at man på denne måte bare kan tilføre bæregasstrømmen en liten brøkdel|

i av den varme som man først har fjernet fra den i kjøleanord-j ningen. På grunn av de forholdsvis ringe temperaturforskjei-;

i ler mellom bæregass og kjølemedium må kjøleanordningen og anordningen for gjenoppvarming av bæregassen forsynes med i store varmevekslerflater.

Fremgangsmåten er således uheldig, ikke bare på grunn av ,detj store forbruk av kjølemiddel og energi, men også på grunn av'den store apparatmessige innsats.

Fra DE-PS 27 25 252 er det videre kjent et anlegg for gjenvinning av løsningsmidler fra en varm bæregasstrøm som er ladet med løsningsmiddeldamp. Bærestrømmen blir her for fra- j kondensasjon av løsningsmiddeldampen og fraskilling av løs-ningsmidlene kondensert, avkjølt og ekspandert under arbeidsytelse, og bæregasstrømmen som ér fattig på løsningsmiddel-damp blir etter fornyet oppvarming ledet tilbake til fordampningskamret.

Tilbakeføringen av denne bæregasstrøm skjer dog i blanding med en bæregasstrøm som er tatt ut fra fordampningskamret og' er ladet med løsningsmiddeldamp. Etter at sistnevnte bære-gasstrøm er blitt oppvarmet ved indirekte varmeveksling med den kondenserte bæregasstrøm, blir den i en ledningssløyfe ledet tilbake til fordampningskamret sammen med bæregasstrømTmen som er fattig på løsningsmiddeldamp. På denne måte skal det oppnås bedre varmeregulering. Man må dog ta den ulempe på kjøpet at bæregasstrømmen som ledes tilbake til fordamp-<1>ningskamret har et forholdsvis høyt innhold av løsningsmid-deldamp. Tørkeeffekten i fordampningskamret blir dermed redusert. I DE_PS 27 25 252 er det videre angitt at det

i arbeid som frigis ved ekspansjon i en ekspansjonsturbin kan gjenvinnes. Dog mangler det anvisning om hvor dette arbeid ; kan utnyttes.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å bedre en fremgangsmåte hhv. et anligg av ovenfor omtalte type slik at man ved en ringe apparatmessig innsats dels kan utnytte den arbeidseffekt som frigis ved ekspansjon av den fortettede bæregasstrøm som er ladet med løsningsmiddeldamp på en hensiktsmessig måte og dels at bæregasstrømmen som ledes tilbake til fordampningskamret er så fattig på løsningsmiddeldamp som mulig.

Oppfinnelsens gjenstand er således en fremgangsmåte for i gjenvinning av løsningsmidler, hvor en bæregasstrøm som er blitt ladet med løsningsmiddeldamp i et fordampningskammer blir avkjølt for frakondensasjon av løsningsmiddeldampene og fraskilling av løsningsmidlene, hvorpå bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp etter fornyet oppvarming ledes tilbake til fordampningskamret. Denne fremgangsmåte utmerker seg ved at man fortetter bæregasstrømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp og ekspanderer den etter avkjø-

i

ling ved indirekte varmeveksling under arbeidsytelse som utnyttes til fortetning av den ladede bæregasstrøm, og at bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp i indirekte varmeveksling benyttes til avkjøling av bæregasstrøm-' men som er ladet med løsningsmiddeldamp.

I denne forbindelse overføres med fordel hele den arbeidseffekt som fremkommer ved ekspansjon i direkte, mekanisk kopling til et av to eller flere kompresjonstrinn for fortetning av den bæregasstrøm som er ladet med løsningsmiddeldamp.

Gjenstand for oppfinnelsen er videre et anlegg for gjennomfø-ring av denne fremgangsmåte, hvor det i et bæregasskretsløp er koplet inn et fordampningskammer, hvor den oppvarmede bæ-regasstrøm lades med løsningsmiddeldamp, en fortetter .en kjøleanordning for frakondensasjon av løsningsmiddeldampene

I

fra bæregasstrømmen, en ekspansjonsmaskin, en løsningsmid-delfraskiller og en anordning for gjenoppvarming av bæregass-,strømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp. Dette anlegg j utmerker seg ved at fortetteren er mekanisk koplet til ! j ekspansjonsmaskinen og at kjøleanordningen og anordningen i i for gjenoppvarming danner minst en varmeveksler som gjennom-j strømmes av bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddel-'<1>damp.

■i i

Fortrinnsvis er ekspansjonsmaskinen direkte mekanisk koplet

I i til en av to eller flere fortettere..

i Ved anlegget ifølge oppfinnelsen vil bæregasstrømmen, som j er ført i kretsløp, i fordampningskamret (vanligvis en tør- j ker) oppta det fordampede løsningsmiddel i høy konsentrasjon Løsningsmiddeldampen bler deretter trukket ut igjen ved av- J kjøling og frakondensasjon i kjøleanordningen. Selv om bære-| gasstrømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp ved den , \ kjente fremgangsmåten blir kondensert og etter avkjøling j blir ekspandert under frigivning av arbeidseffekt, blir eks-! pansjonsarbeidet ikke utnyttet som fortetningsarbeid, slik det er tilfelle ved oppfinnelsen. På kompresjonstrinnet hhv j på et kompresjonstrinn skal således bare differansen mellom I komprimerings- og ekspansjonsarbeid tilføres utenfra, dvs

ved hjelp av en ekstra, utvendig arbeidsmaskin, som er direkte mekanisk koplet enten til ekspansjonsmaskinen, fortetteren eller den ene fortetter. Denne differanse dekker det arbeid som er nødvendig for å skille løsningsmiddeldampen fra bæregasstrømmen og for å overvinne tapene (friksjon, .av-' givning av kulde til omgivelsene).

Ved fortetningen t økes partikkeltettheten i blandingen av

bæregasstrøm og løsningsmiddeldamp. Derved økes varmeveksle-rens virkningsgrad. Som følge av det reduserte gassvolum kan! varmeveksleren og de øvrige anleggskomponenter som står un- 1 der trykk gjøres kompakte. Ved fortetning og ekspansjon finner det dessuten ikke sted kjemiske, særlig oksydative på-virkninger på løsningsmiddeldampene, i motsetning til gjen- i

vinningsmetoder hvor det benyttes adsorpsjonsmidler, som ak-tivkull. Slike adsorpsjonsmidler kan av og til påvirke løs-ningsmiddeldampene under dannelse av skadelige nedbrytnings-i produkter. Da bæregasstrømmen stadig sirkuleres, ville slike! nedbrytningsprodukter anrikes og reagere på uønsket måte med'produktene som skal tørkes hhv med anleggskomponenter. Et

kjent tilfelle er nedbrytningen av klorhydrokarboner på ak-tivkull i nærvær av vanndamp hvor det dannes saltsyre.

Ved utførelsesformen med to hhv med ytterligere kompresjonstrinn drives disse fortrinnsvis separat ved arbeid som til-føres utenfra, dvs den andre hhv de ytterligere fortette-

re er mekanisk koplet til utvendige arbeidsmaskiner. Denne : anordning muliggjør bedre styring med fortetningsprosessen, bl.a. bedre innstilling av detønskede slutt-trykk. Videre i kan dimensjonene av den nødvendige transmisjon mellom ar-beidsmaskinen og fortetteren gjøres mindre.

Som ekspansjonsmaskin benyttes fortrinnsvis en ekspansjonsturbin, da denne har høyere virkningsgrad og dessuten er lettere å kople til fortetteren hhv en fortetter enn:f. eks. en stempelmaskin. Den ekstra arbeidsmaskin utgjøres fortrinnsvis av en elektrisk motor.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan f.eks. brukes ved fremstilling av flatt klebemateriale, hvor et klebestoff blir anbrakt på papir- eller tekstilbaner eller -bånd. Slike bånd kan f.eks. benyttes som tekniske klebebånd eller som bånd hhv baner for medisinske formål (f.eks. plaster). For påføring av klebestoffet på papir- eller tekstilbanen, blir klebestoffet gjort plastisk ved hjelp av flytende løsnings-midler, slik at det kan påføres i tilstrekkelig tynne og jevne lag. Ved tørking fordamper løsningsmidlet. For dette formål forblir produktet i et fordampningskammer i kontakt med bæregassen som opptar løsningsmiddeldampen i et tidsrom som bestemmes av løsningsmidlets flyktighet og mengde.

De nedenfor angitte utførelseseksempler vedrører anlegg for : dette spesielle anvendelsesformål. Oppfinnelsen kan imidler-' tid med hell benyttes for de øvrige, innledningsvis nevnte anvendelsesområder. i

j Som løsningsmiddel for klebestoffene og for mange andre anvendelsesformål benyttes som regel løsningsmidler eller løs-(ningsmiddelblandinger, hvor dampen er lettantennelig. For

gjenvinning av slike løsningsmiddeldamper brukes derfor iføl-ge oppfinnelsen en bærégass med et oksygeninnhold som ligger! under antenningsgrensen. For dette formål kan man f.eks. fra først av bruke inertgasser, som nitrogen eller karbondioksyd. Man kan også redusere oksygeninnholdet i .luft så mye ved til7setning av en inertgass at antenningsgrensen ikke blir nådd., I visse tilfelle er det også mulig å benytte forbrenningsav-gasser med lavt oksygeninnhold.

i Antenneligheten av løsningsmiddeldampene er imidlertid ikke , bare en funksjon av oksygeninnholdet i bæregassen, men avhenger også av løsningsmiddeldampens art og konsentrasjon. Således er f.eks. antenningsfaren større ved hydrokarboner og etere med lavt kokepunkt enn ved halogenhydrokarboner. An- j

i tenneligheten av forskjellige løsningsmidler er kjent, og

de tillatte konsentrasjoner av løsningsmiddeldamp og oksygeninnhold kan finnes i litteraturen hhv fastslås ved enkle for-søk .

Anvendelsen av en inert hhv oksygenfattig bæregasstrøm har den fordel at bæregasstrømmen kan oppta en stor mengde løs-ningsmiddeldamp uten at det blir fare for eksplosjon. På denne måten kan den bæregassmengde som skal sirkuleres hol-des lav, slik at den nødvendige energimengde for avkjøling hhv gjenoppvarming av bæregassen kan reduseres.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ikke begrenset til gjenvinning av organiske løsningsmidler. Det kan også brukes anorganiske løsningsmidler, som ammoniakk og svoveldioksyd, likesom løsningsmidler som ligger mellom de anorganiske og de organiske løsningsmidlene, som karbondisulfid eller tetraklorkullstoff. Da disse løsningsmidler (unntatt svovel-; kullstoff) ikke er brennbare, er det i disse tilfelle ikke nødvendig å overholde en bestemt oksygenkonsentrasjon i bæregassen, dvs i det enkleste tilfelle kan luft benyttes som j bæregass.

Styring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, bl.a. også

med henblikk på tilpasning av anlegget til forskjellige løs-ningsmidler hhv løsningsmiddelblandinger, kan gjennomføres på forskjellige måter. For eksempel kan hastigheten varieres,

i for materialet som skal tørkes og som beveges gjennom fordampning skamret. Den viktigste styremulighet består i varia-sjon av bæregasstrømmens hastighet. For dette formål kan turtallet av drivmotoren for fortetteren hhv fortetter-

ne varieres. Videre kan det for dette formål gjennomføres en, bypass-regulering av fortetteren.. i

En særlig enkel mulighet for regulering av temperaturen av bæregasstrømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp består i i at man bringer denne gasstrøm i indirekte varmeveksling med et kjølemedium før, mellom og/eller etter de enkelte kompresjonstrinn. For dette formål kan man kople inn en indirekte kjøler mellom fordampningskamret og fortetteren hhv første fortetter r mellom første og andre hhv de til enhver tid følgende fortettere og/eller mellom kondensatoren hhv siste fortetter og ekspansjonsmaskinen. Ved regulering av kjølemiddelstrømningen i kjøleren hhv kjølerne kan innløps-temperaturen for bæregasstrømmen som er ladet med løsnings-middeldamp i fortetteren hhv første hhv de etterfølgende fortettere og/eller i ekspansjonsmaskinen hhv innløpstem-peraturen av bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddel-damp i fordampningskamret på en enkel måte tilpasses de til enhver tid aktuelle krav.

Ved innkopling av ytterligere en indirekte kjøler mellom ; fortetteren hhv siste fortetter og ekspansjonsmaskinenfkan man oppnå at bæregasstrømmen som er fattig på løsnings-middeldamp trer inn i fordampningskamret med en lavere og lettere innstillbar inngangstemperatur. '

I

Den ekstra kjøler koples som regel inn foran varmeveksleren som. gjennomstrømmes av bæregasstrømmen som er fattig på løs-i

i ningsmiddeldamp. Fortrinnsvis kan denne kjøler dog koples inn foran en varmeveksler ("varm" varmeveksler) og og bak en ! var-i meveksler ("kald") varmeveksler. På denne måten vil en bære-gasstrøm med lav temperatur komme inn i fordampningskamret.

Når bæregasstrømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp etter å ha forlatt fortetteren hhv siste fortetter blir^avkjølt i kjøleanordningen, kan en del av løsningsmiddeldampene allerede frakondenseres., noe som bl.a. avhenger av temperaturen av den bæregasstrøm som er fattig på løsningsmiddeldamp og benyttes som kjølemiddel. Det er f.eks. mulig at vann skilles ut, da vannets kokepunkt ligger høyere enn kokepunktet for mange organiske løsningsmidler. Skjønt vann ikke brukes i i løsningsmiddelblandingene for vanlige, selvklebende klebestof-fer, kommer det dog inn i systemet, da det er adsorbert på papir- hhv tekstilbanene som benyttes som underlag for kle-bematerialet. Det kan i enkelte tilfelle endog hende at van-<1>net fryser i den kalde del av varmeveksleren hhv i ekspan- i sjonsmaskinen og i denne forbindelse stopper til strømnings-tverrsnittene hhv skader de bevegelige deler av ekspansjonsmaskinen.

For å unngå denne fare foreslås at man før ekspansjon sprøy-ter inn et vannløslig løsningsmiddel i flytende form i den avkjølte bæregasstrøm. Når løsningsmidlet er løst i vannet, fremkommer en løsning med lavere frysepunkt enn vannets og den forblir.flytende.

Når det kalde løsningsmidlet ikke er løslig i vann, vil vannet slå seg ned på overflaten av de kalde løsningsmiddeldrå- , per og kan dermed ikke skilles ut på strømningsbanenes faste-begrensninger.

Dette trekk gjennomføres slik med hensyn til apparatet at det mellom varmeveksleren og ekspansjonsmaskinen er anordnet inn-retninger for innsprøyting av det flytende løsningsmiddel, i bæregasstrømmen.

! I

Til innsprøyting i den avkjølte bæregasstrøm brukes mest hensiktsmessig en del av det vannløslige løsningsmiddel som j er frakondensert og fraskilt i løsningsmiddelfraskilleren. '

i Dersom man ikke ønsker en løsning med innsprøyting av et 'flytende løsningsmiddel hhv hvis det er fare for at den frakon-!

i denserte væske skader de bevegelige deler av ekspansjonsmaskinen, f.eks. ekspansjonsturbinens skovler, kan man frakon-densere og fraskille en del av løsningsmiddeldampene fra den: avkjølte bæregasstrøm før ekspansjonen. For dette formål kan: man anordne ytterligere en løsningsmiddelfraskiller mellom i varmeveksleren og ekspansjonsmaskinen.

En annen mulighet for regulering av bæregasstrømmens temperatur er at bæregasstrømmen som er delvis ekspandert under ,ar-j beidsytelse, blir ekspandert en gang til uten arbeidsytelse.; For dette formål kan man anordne en ekspansjonsventil foran ! fordampningskamret. Denne ekspansjonsventil kan enten være j anordnet ved innløpet eller ved utløpet for varmeveksleren, Ved hjelp av denne ekspansjonsventil kan det f.eks. også i gjennomføres en regulering i den forstand at nedisning i rør-ledningene til ekspansjonsmaskinen hhv i selve ekspansjonsmaskinen hindres.

Ved passering gjennom ekspansjonsventilen skjer en svak ytterligere avkjøling av bæregasstrømmen, som i dette tilfelle skjer uten arbeidsytelse. Den således ekspanderte bæregass-strøm kan nå, eventuelt etter fraskilling av det frakondenserte løsningsmiddel, brukes i indirekte varmeveksling som<1>kjølegass for bæregasstrømmen som ekspanderes under arbeids-; ytelse. For dette formål kan det mellom ekspansjonsmaskinen og første løsningsmiddelfraskiller være innkoplet ytterligere en varmeveksler, som gjennomstrømmes av bæregasstrømmen

i som er fattig på løsningsmiddeldamp, hvor ekspansjonsventi-. j len er anordnet umiddelbart foran denne varmeveksler.

Noen utførelseseksempler av anlegget ifølge oppfinnelsen :

skal nå beskrives under henvisning til tegningen, hvor

I

fig. -1 viser et anlegg med bare en løsningsmiddelf raskiller , og en kjøler,

i fig. 2 viser et anlegg med en kjøler og to løsningsmiddel-fraskillere og en ekstra varmeveksler mellom første løsnings-middelfraskiller og ekspansjonsmaskinen, ■

fig. 3 viser et anlegg med en ekstra kjøler mellom fortetteren og ekspansjonsmaskinen, hvor det er koplet en varmei - ijveksler foran og en varmeveksler bak denne kjøler,

l

I

fig. 4 viser et anlegg med en ekstra kjøler mellom fortetteren og ekspansjonsmaskin, hvor det bare er koplet en varmeveksler bak denne kjøler,|i

fig. 5 viser et anlegg, hvor ekspansjonsmaskinen er koplet j direkte til andre fortetter mens første fortetter er : koplet til en utvendig drivmotor,

i fig. 6 viser et anlegg, hvor ekspansjonsmaskinen er koplet j direkte til første fortetter mens den andre fortetter er koplet til en utvendig drivmotor.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 1 betegner 10 en papir- eller tekstilbane, som er forsynt med et klebestoffbelegg som 1 er oppløst i et løsningsmiddel. Banen beveger seg (ved hjelp av ikke viste drivorganer) i pilens retning gjennom det skje-matisk antydede fordampningskammer 12. Dette er vidtgående innkapslet, slik at løsningsmiddeldamper ikke kan tre ut i atmosfæren.

i I fordampningskamret ledes i motstrøm til papir- eller tekstilbanen en varm bæregasstrøm 14.. som er fattig på løsnings-middeldamper, f.eks. en nitrogenstrøm. Oppvarmingen av denne, bæregasstrøm skjer som angitt nedenfor.

Den varme bæregasstrøm 14 passerer gjennom fordampningskamret 12 i motstrøm til papir- eller tekstilbanen 10 og varmerJ da opp banen så mye at løsningsmidlet i klebestoffløsningen i fordamper (antydet ved LMvi tegningen). Bæregasstrømmen |lades da med løsningsmiddeldamp og avkjøles samtidig som følge av løsningsmidlets fordampningsvarme. Ved bruk av n-heksan som løsningsmiddel er gasstrømmens innløpstemperatur i fordampningskamret f.eks. 140°C og utløpstemperaturen ca. 10n°C! Bæregasstrømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp forlater i tørkekamret og trer inn i en kjøler 18, som gjennomstrømmes av et kjølemiddel 20 for indirekte varmeveksling. Kjølemidletsi strømningshastighet og dermed temperaturen av bæregasstrøm- i men 16 som er ladet med løsningsmiddeldamp kan reguleres med i en strupeventil 22. I det antatte tilfelle innstilles strupe-ventilen slik at bæregasstrømmen som forlater kjøleren 18 har en temperatur på ca. 34°C, mens kjølemidlet 20 varmes . opp fra ca. 12 til ca. 65°C.. i

' i i For ytterligere styring av denne bæregasstrømmens temperatur; kan det foreligge en ekspansjonsventil 38. Når bæregasstrøm-, men passerer gjennom denne ventil, skjer en ytterligere av-kjøling uten arbeidseffekt. Systemets temperatur kan såledesj reguleres på en enkel måte, ikke bare ved hjelp av strupe-<!>ventilen 22, men også ved ekspansjonsventilen 38. Med disse to ventiler kan systemet tilpasses de forskjelligste løs-ningsmiddelkombinasjoner uten innkopling av ytterligere re- j guleringsinnretninger. Den avkjøling av bæregasstrømmen som finner sted i ekspansjonsventilen 38 blir ved den alternati-: ve løsning ifølge fig. 2 benyttet til avkjøling av bæregass-strømmen etter ekspansjonsturbinen 30, som nærmere omtalt nedenfor.

Den avkjølte bæregasstrøm går nå inn i fortetteren 24, hvor den under temperaturøkning til ca. 140°C blir komprimert med en faktor på ca. 2,5. Etter fortetteren trer bæregasstrømmen 16 inn i varmeveksleren 26, hvor den avkjøles i indirekte j varmeveksling med bæregasstrømmen 14 som er fattig på løs- j ningsmiddeldamp (i eksemplet til ca. -10°). I varmeveksleren 26 frakondenseres allerede en del av løsningsmiddeldam-pene, og blandingen 28 av bæregasstrøm som delvis er ladet med løsningsmiddeldamp, flytende løsningsmiddelpartikler og

i eventuelt ispartikler kan ledes til ekspansjonsmaskinen 30,

som er utformet som en ekspansjonsturbin. Det er imidlertid hensiktsmessig å kople inn en forutskiller (ikke vist, lig-\

i ner utskilleren 34) for fjernelse av flytende og faste par-tikler. I ekspansjonsturbinen 30 vil det som følge av det utførte arbeid skje ytterligere avkjøling av bæregasstrømmen og den blanding som er betegnet med 3 2 av bæregasstrøm som er fattig på. løsningsmiddel, flytende løsningsmiddelpartikler og eventuelt ispartikler går til løsningsmiddelfraskilleren ; 34, hvor blandingen 32 blir atskilt. j

Fortetteren 24 og ekspansjonsturbinen 30 befinner seg hensiktsmessig på en felles aksel, som drives av en motor 36. Det arbeid som vinnes i ekspansjonsturbinen 30 kan således praktisk talt uten tap utnyttes til komprimering av bære-gasstrømmen 16 som er ladet med løsningsmiddeldamp i fortet-'

i teren 24. Motoren 36 er den eneste energikilde i systemet. Den bæregasstrøm 14 som trer ut fra løsningsmiddelfraskille-'ren 34 og er fattig på løsningsmiddeldamp har i det antatte eksempel en temperatur på ca. -40°C og strømmer gjennom var-, meveksleren 26 i indirekte varmeveksling med bæregasstrømmen 16, som er ladet med løsningsmiddeldamp. Førstnevnte blir da oppvarmet til ca. 140°C, dvs til en temperatur som er nødven-dig for fordampning av løsningsmidlet i fordampningskamret 12.. i

I løsningsmiddelutskilleren 34 skjer det som nevnt en oppdeling av blandingen i en bæregasstrøm 14 som er fattig på løs-ningsmiddeldamp og flytende løsningsmidler (eventuelt blan-det med faste ispartikler). Det flytende løsningsmiddel 40 trekkes ut gjennom ledningen 40. Hovedandelen av det flytende løsningsmidlet benyttes til fremstilling, av klebestoff-løsningen. For dette formål kan det være nødvendig å skille vann fra løsningsmidlet hhv gjenopprette forholdet mellom de enkelte løsningsmiddelkomponenter i overensstemmelse med ! ii utgangsforholdet. Etter at driftstilstanden er blitt stabil, vil forholdet mellom løsningskomponentene dog vanligvis forbli konstant, da fordampningskamret 12 er så pass avtettet at løsningsmiddeldamp ikke unnviker under drift. Tilbakefø-ringen av hovedmengden av det gjenvunne løsningsmidlet er an-

I

tydet med en stiplet strek 42. I

En liten andel av det gjenvunne løsningsmidlet går gjennom i en ledning 44 til en pumpe 46 og sprøytes ved hjelp av denne! pumpe inn i varmeveksleren 26 og/eller i blandingen 28 foran: ekspansjonsmaskinen 30. Som nevnt ovenfor, søker man med denne løsningsmiddelandel å hindre nedising av varmeveksleren 26, ekspansjonsmaskinen 30 og forbindelsesledningen 28 ved at løsningsmidlet danner en blanding med lavt smeltepunkt sammen med vannet hhv ved at det skjer en utskilling'j ■ av is på de kalde løsningsmiddeldråpene. Inntaksledningene for løsningsmiddel er betegnet med 48a hhv 48b. |

Utførelsesformen som er vist i fig. 2 svarer til alternati-

i vet ifølge fig. 1 hva angår rekkefølgen av de enkelte kompo-i nenter frem til varmeveksleren 26. Men etter varmeveksleren 26 er en andre løsningsmiddelfraskiller 50 anordnet foran l ekspansjonsturbinen 30. Denne løsningsmiddelfraskiller skal i første rekke sørge for fraskilling av vann og de bestand- .; deler av løsningsmiddelblandingen som har høyt kokepunkt. Etter at blandingen 3 har passert ekspans jonsturbinen 30, blir denne blanding av løsningsmiddeldampfattig bæregass og ' flytende løsningsmiddel ført gjennom ytterligere en varmeveksler 52 og går derfra til løsningsmiddelfraskilleren 34.

Ekspansjonsventilen 38 er her anordnet umiddelbart etter fraskilleren 34. Når bæregasstrømmen passerer gjennom denne ekspansjonsventil, avkjøles den uten arbeidseffekt og det fraskilles ytterligere løsningsmiddel som kan fjernes i løs-ningsmiddelf raskilleren 51. Den avkjølte bæregasstrøm 14 kan brukes som kjølemedium i andre varmeveksler 52. I tilslut-ning går bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp som kjølemiddel gjennom varmeveksleren 26, hvor den varmes opp til den nødvendige temperatur for fordampningskamret 12 på samme måte som ved første utførelseseksempel.

Som følge av innkopling av den ekstra løsningsmiddelfraskil-ler 50 reduseres faren for at ekspansjonsturbinens 30 skovler skal skades av løsningsmiddeldråpene hhv ispartikler.

! i

I

Like fullt kan man sprøyte inn en mindre andel av løsnings-midlet som ble fraskilt i løsningsmiddelfraskilleren 34 i varmeveksleren 26 hhv i gass-væske-blandingen 28 via lednin-! gen 44, pumpen.46 og ledningene 48a hhv 48b, slik at man i i unngår nedising av varmeveksleren hhv ledningen 28.

I de utførelseseksempler som er vist i fig. 3 og 4 er de elementer som er identiske eller likeverdige med elementer i utførelsesformene ifølge fig. 1 og 2 forsynt med samme hen-visnings tegn . Den viktigste forskjell består i at det etter fortetteren 24 er koplet inn en indirekte kjøler 25. Ved I hjelp av denne indirekte kjøler kan temperaturen av bære-gasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp ved inngangen til f ordampningskamret reduseres på en enkel måte, f ..eks. til ca. 70-100°C ved bruk av n-heksan. Hvis man ønsket å oppnå samme temperaturreduksjon ved utførelsesformene ifølge fig. 1 og 2, måtte man avkjøle bæregasstrømmen så mye i kjø-' leren 18 at dens temperatur før inngang i fortetteren 24 ba-i re var ca. 10-20°C. For dette formål måtte kjøleren 18 gjø-res svært stor. Ved innkopling av kjøleren 25 kan bæregass-strømmens temperatur videre reguleres over et større område ved tilsvarende betjening av kjølemiddelventilen 29.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 3 er det foran kjøleren 25 koplet inn en varmeveksler 26a ("varm" varmeveksler) og bak kjøleren 25 er det koplet inn en varmeveksler 26b ("kald" varmeveksler). Bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmid-deldamper strømmer gjennom disse to varmevekslerne.Varmeveksleren 26a forbikoples av en bypass-ventil 27. Når denne ven-'til åpnes, går en del av bæregasstrømmen-i varmeveksleren 26a og bæregasstrømmens inngangstemperatur til fordampningskamret reduseres. Også slik er en enkel temperaturregulering muliggjort.

For at temperaturen av bæregasstrømmen som er ladet med løs- ' ningsmiddeldamp skal forbli konstant i den "kalde" varmeveksler 26b, må man ved åpnet ventil 27 forstørre massestrømmen av kjølemedium gjennom den ekstra kjøler 25. j i

I fig. 3 er en løsningsmiddelfraskiller 50 koplet inn foran ekspansjonsmaskinen. Denne fraskiller er bare nødvendig der- !

i som bæregasstrømmen inneholder en høy konsentrasjon av løs-<:>ningsmiddeldamp og den løsningsmiddelmengde som er fraskilt etter varmeveksleren 26b er så stor at det.er fare for skader på ekspansjonsmaskinen 30 som følge av 1'øsningsmiddel-dråpene..

Ved utførelsesformen ifølge fig. 3 kan det bak kjøleren 18 i

i også være anordnet en ventil 23 for regulering av strømnings-hastigheten av bæregasstrømmen som er ladet med løsnings- : middeldamp.

Ved utløpet for løsningsmiddelfraskilleren 34 er det videre anordnet en utløpsventil 39 for det frakondenserte løsnings-i midlet. Dette kan ledes tilbake til varmeveksleren 26b hhv i kjøleren 25 på samme måte som ved utførelsesformene ifølge fig. 1 og 2, dersom det er fare for isdannelse der.

Av fig. 3 fremgår videre at motoren 36 er forbundet med den felles aksel mellom fortetteren 24 og ekspansjonsturbinen 30 via en transmisjon 54. Ekspansjonsturbinen er fortrinnsvis en type med ledeskovlregulering. Fortetteren 24 er fortrinnsvis forsynt med en dralldrossel.

Utførelsesformen ifølge fig. 4 svarer i det vesentlige til utførelsesformen ifølge fig. 3. Etter den ekstra kjøler 25

er det bare anordnet en enkelt varmeveksler 26, dvs varmeveksleren 26a foran kjøleren mangler. Varmeveksleren 26 er på samme måte som varmeveksleren 26a i fig. 3 forbikoplet av en bypass-ventil 27, slik at man ved hjelp av denne ventil og ventilen 29 kan oppnå enkel regulering av inngangstempe-raturen for den løsningsmiddeldampfattige bæregasstrøm til fordampningskamret.

Også ved utførelsesformen ifølge fig. 4 kan det foran ekspansjonsmaskinen 30 foreligge en løsningsmiddelfraskiller i lik-het med fraskilleren 50 i fig. 3. Løsningsmidlet som fra skilles i fraskilleren 34 kan videre trekkes ut gjennom ut-løpsventilen 39 og delvis tilbakeføres når det er fare for

i nedising i varmeveksleren 26.

Utførelsesformen ifølge fig. 5 svarer i det vesentlige til

den som er vist i fig. 1. Den avkjølte bæregasstrøm som trer\ut av kjøleren 18 går inn i første fortetter 23, som via en' kopling er forbundet med den elektriske motor 26 som utvendig arbeidsmaskin. Den elektriske motorens turtall er regu- j lerbart avhengig av den nødvendige lave temperatur for kondensasjon hhv det nødvendige fødevolum for sirkulasjon. Etter fortetteren 23 går bæregasstrømmen 16 inn I den andre fortetter 24, som er direkte mekanisk koplet sammen med ekspansjonsmaskinen 30 (en modifisert turbolader). Sammen-koplingen er antydet ved den gjennomgående aksel 31. Den fortettede bæregasstrøm 16 går nå inn i varmeveksleren 26a (den "varme" varmeveksler), hvor den avkjøles ved indirekte varmeveksling med bæregasstrømmen 14 som er fattig på løs-ningsmiddeldamp. På samme måte som ved utførelsesformen i

fig. 3 er varmeveksleren 26a forbikoplet av en bypass-ventil 27. Etter varmeveksleren 26a er det koplet inn en indirekte kjøler 25 for enkel regulering av bæregasstrømmens temperatur. Uten kjøler 25 måtte bæregasstrømmen 16 kjøles så mye i: kjøleren 18 at dens temperatur foran inntaket til kompressoren 23 bare måtte være ca. 10-20°C. For dette formål måtte kjøleren 18 gjøres meget stor. Ved innkopling av kjøleren 25 kan bæregasstrømmens temperatur dessuten reguleres over et stort område ved tilsvarende betjening av kjølemiddelven-tilen 29.

Som ved utførelseseksemplet ifølge fig. 3 er det etter kjøleren 25 koplet inn en varmeveksler 26b.("kald" varmeveksler), hvor bæregasstrømmen 16 igjen avkjøles ved indirekte varmeveksling med den fattige bæregasstrøm 14 (i eksemplet til ca. 0°C). Regulering av den fattige bæregasstrøm 14 kan skje ved hjelp av bypass-ventilen 27.

For at temperaturen av den ladede bæregasstrøm skal forbli konstant i den "kalde" varmeveksler 26b (ca. 0°C ved n-heksan), må massestrømmen av kjølemedium gjennom den ekstra kjøler 25 : forstørres ved åpnet ventil 27.

I varmeveksleren 26b kondenseres en del av løsningsmiddeldam-pene. Denne del fjernes i løsningsmiddelutskllleren 50. Den er imidlertid bare nødvendig dersom bæregasstrømmen inneholder en høy konsentrasjon av løsningsmiddeldamp og den løs-ningsmiddelmengde som er utskilt etter varmeveksleren 26b er i så stor at det er fare for skader på ekspansjonsmaskinen 30

som følge av løsningsmiddeldråpene.

i Blandingen 28 av bæregasstrøm som er delvis ladet med løs-ningsmiddeldamp og eventuelt fortsatt foreliggende flytende løsningsmiddel strømmer inn i ekspansjonsmaskinen 30 som er utført som ekspansjonsturbin (modifisert turbolader). Som nevnt, er ekspansjonsmaskinen via akselen 31 direkte koplet til fortetteren 24. Det arbeid som vinnes i ekspansjonsmaskinen 30 kan dermed praktisk talt uten tap utnyttes til fortetning av den ladede bæregasstrømmen 16 i kompressoren 24,

da det ikke oppstår driftstap. Motoren 36, som driver første fortetter 23, er den eneste utvendige energikilde for systemet, og energitilførselen kan gjøres fleksibel avhengig av systemets behov.

I ekspansjonsturbinen 30 skjer det som følge av det utførte arbeid en ytterligere avkjøling av bæregasstrømmen, og blandingen 32 av fattig bæregasstrøm og eventuelt fortsatt foreliggende flytende løsningsmiddel (andel høyere enn ved 28) kommer til løsningsmiddelutskilleren 34, hvor blandingen 32 separeres. Den fattige bæregasstrøm 14 som forlater utskilleren 34 har en temperatur på ca. -40°C i det foreliggende eksempel og strømmer etter tur gjennom varmevekslerne 26b dg 26a i indirekte varmeveksling med den ladede bæregasstrømm 16. Førstnevnte varmes i denne forbindelse opp til ca. 140°C, dvs til en temperatur som er nødvendig for fordampning av løsningsmidlet i fordampningskamret 12.

For ytterligere styring av denne bæregasstrømmens temperatur kan det foreligge en ekspansjonsventil 38. Nar bæregasstrøm-men passerer gjennom denne, ventil, skjer det ytterligere 1 av-: kjøling uten arbeidseffekt. Systemets temperatur kan således! ikke bare reguleres på en enkel måte med drosselventilen!22,<;>men også ved ekspansjonsventilen 38. Med disse to ventiler kan systemet tilpasses forskjellige løsningsmiddelkombina-sjoner uten innkopling av ytterligere reguleringsinnretnin-ger. Den avkjøling av bæregasstrømmen som skjer ved ekspansjonsventilen 38 kan brukes til avkjøling av bæregasstrømmen, etter ekspansjonsturbinen 30 (ikke vist i tegningen), og det: kan da eventuelt foreligge en løsningsmiddelutskiller etter ekspansjonsventilen 38.

i i Som nevnt i forbindelse med utførelseseksemplet i fig. 1, skjer det i løsningsmiddelutskilleren 34 en oppdeling av blandingen i en løsningsmiddelfattig bæregasstrøm 14 og fly-; tende løsningsmiddel, som viderebehandles som nevnt i forbindelse med fig. 1. j

Eventuelt kan en liten andel av det gjenvunne løsningsmiddel ledes gjennom ledning 4 4 til en pumpe 4 6 og ved hjelp av pumpen sprøytes inn i varmeveksleren 26b og/eller i blandin-i gen 28 foran ekspansjonsmaskinen 30. Som tidligere nevnt, søkes med denne vannløslige løsningsmiddelandel unngått ned-! . ising av varmeveksleren 26b, ekspansjonsmaskinen 30 og for-bindelsesledningeri 28 ved at løsningsmidlet sammen med vannet danner en blanding med lavt smeltepunkt hhv ved at det skjer en utskilling av is på de kalde løsningsmiddeldråpene. Løsningsmiddelledningene er betegnet med 48a hhv. 48b. Nedising av ekspansjonsturbinen 30 og faren for at skovlene for ekspansjonsturbinen skal ta skade som følge av løsningsmid-deldråper hhv ispartikler reduseres også ved hjelp av løs-ningsmiddelutskilleren 50.

Ved den utførelsesform som er vist i fig. 6, er elementer som er identiske eller likeverdige med elementer i fig. 1 og .5 betegnet med samme henvisningstall. Den viktigste forskjell -i. i er at ekspansjonsmaskinen 30 er direkte mekanisk koplet til første fortetter (via akselen 31), mens den andre fortetteren 24 er koplet til den elektriske motor 36. Denne anordning.

i har den fordel fremfor anordningen ifølge fig. 1, at trykket i hhv temperaturen av den ladede gasstrøm foran inngangen til den "varme" varmeveksler 26a kan reguleres enda bedre, da en avvikelse av de nominelle verdier på dette sted umiddelbart kan motvirkes ved hjelp av motoren 36 og denne motstyring virker umiddelbart.

Ved denne utførelsesform er ekspansjonsmaskinen 30 videre ut-ført som ekspansjonsturbin med ledeskovl-regulering, hvilket gir ytterligere en styringsmulighet. Ekspansjonsmaskinens virkningsgrad kan således optimaliseres i forhold til de til enhver tid rådende trykk- og strømningsbetingelser i systemet. Endelig er det anordnet enda en ventil 21 som regule-ingselement foran kompressoren 23.

Oppfinnelsen begrenser seg ikke til de viste utførelsesek-

i sempler, men kan varieres på mange måter uten at man forla- i , ter oppfinnelsens ramme.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for gjenvinning av løsningsmidler hvor en varm bæregasstrøm, som er blitt ladet med løsningsmiddel-! damp i et f ordampningskammer, for f rakondensas jon av løs-] ningsmiddeldampene og for fråskilling av løsningsmidlene ; blir fortettet, avkjølt og ekspandert under arbeidsytelse, hvorpå bæregasstrømmen som er fattig på løsningsmiddeldamp etter fornyet oppvarming blir ledet tilbake til fordampnings7 kamret, karakterisert ved at den arbeidseffekt som oppnås ved ekspansjon ved mekanisk kopling utnyttes til fortetning av bæregasstrømmen som er ladet med løs-ningsmiddeldamp. i

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den arbeidseffekt som oppstår ved ekspansjon ved mekanisk kopling med ytterligere, utenfra tilført arbeid blir overført på et kompresjonstrinn.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at hele den arbeidseffekt som oppnås ved ekspansjon ved direkte mekanisk kopling overføres til ett av to eller flere kompresjonstrinn for fortetning av bæregass-strømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at andre hhv de ytterligere kompresjonstrinn drives separat ved arbeid som er tilført utenfra.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at det som bæregass benyttes en inertgass eller en gass med et oksygeninnhold som ligger under antenningsgrensen for løsningsmiddeldampene.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at temperaturen av bære-gasstrømmen som er ladet med løsningsmiddeldamp reguleres før, mellom og/eller etter de enkelte.kompresjonstrinn ved indirekte varmeveksling med et eksternt kjølemedium.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at et vannløslig løsnings-middel i flytende form sprøytes inn i den avkjølte bæregass- , strøm før denne ekspanderes. j\

8. Fremgangsmåte som angitt I krav 7, karakterisert ved at en del av det frakondenserte og fraskilte løsningsmiddel brukes til innsprøyting i den avkjølte bære- ■ gasstrømmen. <!>

"9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-8, 'i karakterisert ved at en del av løsningsmid- . deldampene kondenseres fra den avkjølte bæregasstrøm og ut-skilles før ekspansjonen. i

10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved at bæregasstrømmen som bare er delvis ekspandert under arbeidsytelse blir ekspandert en gang til uten arbeidsytelse.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at bæregasstrømmen som er ekspandert uten arbeidsytelse brukes i indirekte varmeveksling som kjølegass , for bæregasstrømmen som ekspanderes med arbeidsytelse.

12. Anlegg for gjennomføring av fremgangsmåten som angitt i krav 1-11, hvor det i et bæregasskretsløp er koplet inn et fordampningskammer, hvor den oppvarmede bæregasstrøm lades med løsningsmiddeldamp, en fortetter, en kjøleanordning for frakondensasjon av løsningsmiddeldampene fra bæregasstrømmen, en ekspansjonsmaskin, en løsningsmiddelfraskiller og en anordning for gjenoppvarming av den løsningsmiddeldamp-fattige bæregasstrøm, karakterisert vedat fortetteren (24) er mekanisk koplet sammen med ekspansjonsmaskinen (30) og at kjøleanordningen og anordningen for gjenoppvarming utgjør minst en varmeveksler (26 hhv 26a og 26b) som gjennomstrømmes av den løsningsmiddeldamp-fattige bære-gasstrøm.

13. Anlegg som angitt i krav 12, karakteri-1; . sert ved at ekspansjonsmaskinen (30) sammen med en ekstra, utvendig arbeidsmaskin (36) er mekanisk sammenkoplet1 med fortetteren (24) . i

14. Anlegg som angitt i krav 12, karakterisert ved' at ekspansjonsmaskinen (30) er direkte mekanisk koplet sammen. med en av to eller flere fortettere (23 hhv 24) . '; i

15. Anlegg som angitt i krav 14, karakterisert ved at den andre hhv de ytterligere fortettere er mekanisk koplet til utvendige arbeidsmaskiner (36). i

16. Anlegg som angitt i et av kravene 12-15, karakterisert ved at ekspansjonsmaskinen (30) er en ekspansjonsturbin og at den ekstra arbeidsmaskin (36) er en elektrisk motor.

17. Anlegg som angitt i et av kravene 12-16, karakterisert ved at det mellom fordampningskamret (12) og første fortetter (23), mellom første og andre hhv den til enhver tid etterfølgende fortetter og/eller mellom siste fortetter (24) og ekspansjonsmaskinen (30) er koplet inn en indirekte kjøler (18 hhv 25) for regulering av temperaturen av bæregasstrømmen som er ladet med løsnings-middeldamp.

18. Anlegg som angitt i'krav 17, karakterisert ved at det foran kjøleren (25) som er anordnet mellom fortetteren (hhv den siste fortetter) 24 og ekspansjonsmaskinen (30) er anordnet en varmeveksler (26a og at en varmeveksler (26b) er anordnet bak kjøleren (25).

19. Anlegg som angitt i et av kravene 12-18, karakterisert ved at det mellom varmeveksleren (26) og ekspansjonsmaskinen (30) er anordnet innret-ninger (48) for innsprøyting av et flytende, vannløslig , løsningsmiddel i bæregasstrømmen.

20. Anlegg som angitt i et av kravene 12 til 19, j karakterisert ved at det mellom varmeveks- I. leren (26) og ekspansjonsmaskinen (30) er anordnet ytterligere en løsningsmiddelutskiller (50).

21. Anlegg som angitt i et av kravene 12-20, karakterisert ved at det foran fordampningskamret (12) er anordnet en ekspansjonsventil (38).

22. Anlegg som angitt i et av kravene 12-21, karakterisert ved at det mellom ekspansjonsmaskinen (30) og første løsningsmiddelutskiller (34). j er koplet inn en ytterligere varmeveksler (52) som gjennom-strømmes av den løsningsmiddeldamp-f attige bæregasstrøm og at ekspansjonsventilen (38) er anordnet umiddelbart foran denne varmeveksler og at det etter ekspansjonsventilen (38) er. anordnet en løsningsmiddelutskiller (51) . i