DE645679C - Verfahren zum Verdampfen, Konzentrieren und Destillieren - Google Patents

Description

Bis anhin konnte die Wärmewirtschaftlichkeit und teilweise auch die Leistung der Verdampfung mittels Vakuum, Mehrstufenanordnung und Wärmepumpe gesteigert werden. Zum Eindampfen temperaturempfindlicher Flüssigkeiten wurde die Vakuumverdampfung angewendet, jedoch erhöhten sich die Energie- und Anschaffungskosten. Es sind auch Verdampfer bekannt, die durch die Einführung von Luft eine Verdampfungstemperatur von Wasser unter ioo° bei Atmosphärendruck erreichen. Jedoch sind solche Systeme unwirtschaftlich, da die Luft bei tieferer als dem Verdampfungspunkte entsprechender Temperatur eingeleitet wird, wodurch aus dem Verdampfer ein Mehrverbrauch an Wärme zur Erhöhung der Lufttemperatur auf die Verdampfungstemperatur notwendig wird. Ferner benötigen solche Verdampfer infolge der ungünstigen Sättigungsverhältnisse der Luft einen großen Überschuß an solcher, so daß neben dem hohen Wärmebedarf auch der Kraftverbrauch für die Förderung zunimmt. Auch sind Verdampfer vorgeschlagen worden, in welchen die Wärme zum Verdampfen bei erniedrigter Temperatur mittels erhitzter Luft zugeführt wird. Diese Systeme weisen eine der Raumbeanspruchung der Apparate sehr geringe Leistung auf und sind der großen benötigten Flüssigkeitsoberfläche wegen nicht ökonomisch.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Verdampfung in sehr wirtschaftlicher Weise dadurch ermöglichen läßt und auch die Nachteile bekannter Verdampfer behoben werden können, wenn man ein gasförmiges Mittel als Partialdruckreduziermittel vor Eintritt in den beheizten Verdampfer V des Systems der schematischen Fig. 1 in einem Wärmeaustauscher W₁ zur Regenerierung der Wärme des den Verdampfer verlassenden Gasdampfgemisches leitet. Des weiteren auch dadurch, daß man die Abwärme des Heizungssystems H in einen . Wärmeaustauscher W₂ dem Partialdruckreduziermittel zur Ausnützung zuführt oder im Wärmeaustauscher W₃ zur Verdampfung" heranzieht.

Bei einer Verdampfungstemperatur unterhalb der Eintrittstemperatur des Partialdruckreduziermittels in den Wärmeaustauscher erhöht sich die Wärmewirtschaftlichkeit noch mehr durch Ausnützung der von außen zugeführten Temperaturdifrerenzwärme. Obwohl bei diesen tieferen Temperaturen der Kraftbedarf zur Förderung des gasförmigen Mittels steigt, sind Verdampfungen beispielsweise bei 15⁰C noch bedeutend wirtschaftlicher als solche unter Vakuum.

Einen Vergleich der !optimalen Energiekosten

045679

in Funktion der Verdampfungstemperatur zeigt Fig. 2 für beispielsweise kontinuierliche Verdampfung von Wasser mit Dampf als Heizmittel unter Berücksichtigung gleicher. Einheitskosten der Energiemengen. Kurve d_: stellt die Kosteneinheiten für Vakuumverdampfung mit Kondensatwärmeausnützung dar und Kurve h diejenigen für bekannte Verdampfer mit Zuleitung von Luft von to 20° C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 °/₀, wobei die Kosten für die Gebiete niederer Temperaturen, welche erst durch das neue Verfahren zur Anwendung kommen, nur punktiert eingezeichnet wurden. Kurve c veranschaulicht die Energiekosten für das neue Verfahren mit Partialdruckverdampfung beispielsweise nach System Fig. 3 mit Luftzuführung, und zwar mit Regenerierung der Wärme des Luftdampf gemisches und des Kondensates und bei tieferen Temperaturen noch mit Ausnützung der Temperaturdifferenzwärme. Kurve d zeigt die Kosten nach System Fig. 5. Bei Anwendung eines Partialdruckreduziermittels mit kleinerer relativer Feuchtigkeit stellen sich die Kosten noch erheblich günstiger.

Versuche haben bestätigt, dal?) sich bei Anwendung der Partialdruckverdampfung je nach Betriebsverhältnissen und Energieeinheitskosten Ersparnisse bis über 30 °/₀ ergeben gegenüber gleichen Bedingungen an bekannten Verdampfern. Sie haben ferner gezeigt, daß die Verdampfungsleistung je nach der Natur des verwendeten Heizmittels größer wird, indem sie bis über 20 ^ft/₀ mehr betragen kann, als der theoretischen Erhöhung des Temperaturgefälles entspricht. Diese Beobachtung findet darin ihre Erklärung, daß an der Heizfläche keine Dampfblasen wie bei den bekannten eigentlichen Verdampfern sich bilden können, welche die Heizfläche teilweise unwirksam machen.

Diese Vorteile der Partialdruckverdampfung ergeben, auf mehrstufige Verdampfer angewendet, welche an und für sich schon sehr wärmewirtschaftlich sind, noch günstigere Verhältnisse.

Das neue Verfahren eignet sich nicht nur bei niederen Verdampfungstemperaturen zur Ausnützung von Nieder- bzw. Unterdruckdampf und der Abwärme von Feuerungen, zur Steigerung der Verdampfungsleistung sowie zur Behandlung temperaturempfindlicher Produkte, sondern auch zur Reduktion der Verdampfungstemperatur von hochsiedenden Stoffen. Diese letztere Temperaturerniedrigung, welche gleichzeitig durch die Maßnahme einer Druckänderung gesteigert werden kann, verbindet die genannten technischen auch mit chemischen Vorteilen, wie Aufhaltung der Zersetzung. Beeinflussung chemischer Reaktionen usw. Dadurch sind neue Möglichkeiten geschaffen, um beispielsweise Destillationen von hochsiedenden Gemischen, wie die der Schmierölgruppe, aus-'.führen zu können, die der hohen Temperatur '%e$je'n sonst technisch schwierig zu meistern ■sind. Zudem ist damit eine günstige Wärmeregeneration verbunden.

Die Partialdruckverdampfung kann auch über Atmosphärendruck vorteilhaft Anwendung finden, da bei gleichem spezifischem Gasgehalt das absolute Temperaturgefälle mit höherem Druck zunimmt.

Für Destillationen und Rektifikationen von Flüssigkeitsgemischen eignet sich das neue Verfahren nicht nur der wärmetechnischen Vorteile, sondern auch der wesentlich geringeren Verluste an Lösungsmitteln mit niederem Siedepunkt wegen gegenüber gleichen Verhältnissen unter Vakuum, da nach letzterer Methode durch die größere Druckdifferenz und durch den Unterdruck bedingte Apparateundichtigkeiten bedeutende Verluste entstehen.

Zur Verdampfung und Destillation von sauerstoffempfindlichen Stoffen können zweckmäßig indifferente Gase, wie Abgase von Feuerungen und industriellen Anlagen, Stickstoff, Wasserstoff u. dgl., als Partialdruckreduziermittel Verwendung finden.

Die Verdampfungssteigerung ist besonders für Apparate der chemischen Industrie vorteilhaft, da für diese des Verwendungszweckes wegen die größtmöglichen Heizflächen mit dem Kesselrauminhalt gegeben sind und meist nicht vergrößert werden können. Besonders günstig erweist sich das neue Verfahren zum Eindampfen von flüchtigen sauren oder alkalischen Flüssigkeiten. Zur Abführung der sauren bzw. alkalischen Brüden sind bei der Vakuumverdampfung teure Apparaturen und Maschinen teilweise aus korrosionsbeständigen Werkstoffen notwendig, während beim neuen Verfahren einfache Konstruktionen aus billigem Material verwendet werden können. Die Verdampfung wird nämlich mit einem dem Henry-Daltonschen Gesetz entsprechenden Überschuß an Partialdruckreduziermittel so geleitet, daß das abströmende saure bzw. alkalische Gasdampfgemisch ungesättigt ist, also überhitzt den Verdampfer verläßt, wodurch die Konstruktionsmaterialien chemisch nicht angegriffen werden.

Die Wärmeregenerierung in den Wärmeaustauschern W₁ und W₂ nach Fig. 1 kann durch indirekte Wärmeübertragung, wie z. B. durch Oberflächenwärmeaustauschung, gegebenenfalls mit Zuhilfenahme eines Zwisehenmediums, oder mittels direkter Wärmeübertragung, beispielsweise Mischung, Diffu-

sion u. dgl., zwischen dem wärmeabgebenden und dem den Partialdruck reduzierenden Mittel erfolgen. Die Wärmeausnützung durch Wärmeaustauscher JV₃ findet meistens. durch indirekte Wärmeübertragung statt.

Das aus dem Verdampfungssystem abströmende Gasdampfgemisch kann einem andern geeigneten Verdampfer zur noch weiteren Ausnutzung zugeleitet werden.

ίο Ferner wird durch partielle Kondensation der spezifische Gasgehalt vergrößert, womit dieses gasreichere Gemisch ganz oder teilweise wieder als Partialdruckreduziermittel ausgenützt und im Kreislauf zu dem gleichen Verdampfungssystem zurückgeführt werden kann. Die durch partielle Kondensation ausgeschiedene flüssige Phase des Gasdampfgemisches wird durch Abscheider, wie Zyklon, Strahlablenkvorrichtungen, mechanische oder elektrische Filter u. dgl., aber auch durch die Methode der Absorption und Adsorption, von der gasdampfförmigen Phase getrennt.

Zum Transport des Partialdruckreduziermittels kommen je nach Druckverhältnissen Fördervorrichtungen, wie Ventilatoren, Kompressoren und Strahlverdichter, zur Anwendung.

Das Partialdruckreduziermittel wird durch Verteiler, beispielsweise Diffusoren, Vorrichtungen mit tangentialer Einmündung zur spiralförmigen Gasführung u. dgl., derart über, auf oder unter den Flüssigkeitsspiegel eingeführt, daß es möglichst gesättigt schnell aus der Grenzschicht der einzudampfenden Flüssigkeit entfernt wird. Durch Verstellvorrichtungen läßt sich dies mittels Regler, wie. etwa Schwimmer und Humidostaten, automatisch erreichen.

Als Partialdruckreduziermittel kommen Gase oder Gemische derselben mit Dämpfen zur Verwendung, die neben der physikalischen Aufgabe auch noch gegebenenfalls eine chemische Wirkung zu erfüllen vermögen, z. B. Hydrogenisation, Oxydation u. dgl. Gase mit kleinem Molekulargewicht ergeben wohl geringere spezifische Gasgehalte, sind aber in der Wärme- und Energiebilanz nicht wesentlich günstiger. Dagegen solche mit größerer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Wasserstoff, ergeben besondere Vorteile in bezug auf die Wärmeübertragung im Wärmeaustauscher und Kondensator.

Zur Beheizung des Verdampfers dienen als Heizmittel Dampf verschiedenen Druckes, insbesondere Niederdruckdampf, zirkulierende Flüssigkeiten, wie Wasser, öl, Heizgase und Feuerungen durch mittelbare und unmittelbare Wärmeübertragung mit Öl, Gas, Kohle o. dgl.

An Hand der schematischen Zeichnungen wird die Erfindung des näheren erläutert.

ohne daß aber der. Erfindungsgedanke auf die beispielsweise gegebenen Ausführungsformen beschränkt sein soll.

In Fig. 3 stellt 1 den Verdampfer mit : Förderpumpe zur Berieselung, 2 den Heizkörper mit Heizmitteleintritt 3, 4 den Brüdenraum und 5 die Leitung zur Abführung des Luftdampfgemisches dar. Durch den Ventilator 6 wird das Partialdruckreduziermittel, beispielsweise Luft, angesaugt, rieten ektorartigen Ansaugvorrichtung 7 zugeführt und mit dem Luftdampfgemisch vor Eintritt in den Zyklon 8 gemischt, wodurch zwischen der kalten Luft und dem warmen Luftdampf gemisch ein direkter Wärmeaustausch stattfindet und daher aus dem Gemisch Dampf kondensiert. Das Kondenswasser wird durch Zentrifugalwirkung im Zyklon 8 vom Luftdampfgemisch getrennt und über Austauf 9 entfernt. "Ein Teil des Luftdampfgemisches wird über Sammler 10, Leitung 11 und Verteiler 12 z.B. unter den Flüssigkeitsspiegel dem Verdampfer wieder zugeführt. Der restliche Teil des Luftdampfgemisches entweicht über Schlot 13 ins Freie oder kann für andere Zwecke noch ausgenützt werden. Mittels des Luftstromes von Ventilator 6 wird in der ejektorartigen Ansaugvorrichtung 7 ein Unterdruck erzeugt, der das Luftdampfgemisch aus dem Verdampfer 1 und somit auch den Luftdampfanteil aus dem Zyklon 8 über Leitung 11 und Verteiler 12 in den Verdampfer 1 saugt. Genügt für bestimmte Anordnungen der Unterdruck nicht oder erweist sich die Ansaugvorrichtung 7 für sehr große spezifische Luftgehalte als nicht ökonomisch, so ist ein Ventilator 6_a (in Fig. 3 punktiert gezeichnet) in die Leitung 11 einzubauen. Nach letzteren Bedingungen kann die Anlage auch unter Weglassung von Ventilator 6 mit Ventilator 6_a betrieben werden, wodurch die nötige Luft durch die Ansaugvorrichtung- 7 angesaugt wird. Mittels einer geeigneten Ver-Stellvorrichtung, beispielsweise eines am Diffusoraustritt angebrachten Ringschwimmers 14 und manschettenartiger Führung 15 von Diffusor 12 und Leitung ir, wird der Verteiler je nach Lage des Flüssigkeits- no spiegeis in die wirtschaftlichste Betriebsstellung, nach welcher das Luftdampfgemisch möglichst gesättigt den Verdampfer verlassen soll, gesteuert.

in Fig. 3 ist die Beheizung mit Dampf vorgenommen. Die Kondensatwärme kann derart zur Verdampfung ausgenützt werden, daß das Kondenswasser vom Druckheizkörper 2 über den Ableiter 16 einem weiteren Heizkörper 17 zugeführt wird, womit die durch die Druckentlastung frei werdende Dampfwärme sowie die Kondensatwärme

bis zur Yerdampfungstemperatur ausgenützt werden kann. Der Zwischenheizkörper 17 ist der besseren Ausnützung der Kondensatwärme wegen, bedingt durch die geringere hydrostatische Flüssigkeitshöhe im Verdampfer, oberhalb des Hauptheizkörpers 2 anzuordnen. Bei der kontinuierlichen Verdampfung dient das aus dem Heizkörper 17 mit der Verdampfungstemperatur abfließende Kondensat weiter zur Erwärmung der zufließenden Flüssigkeit in einem Wärmeaustauscher 18, während das bis auf die Flüssigkeitstemperatur abgekühlte Kondensat über Auslauf 19 abfließt. Die Erwärmung kann auch kombiniert mit teilweiser Ausnutzung der restlichen Brüden vorgenommen werden. Letztere Anordnung ist in der Figur nicht eingezeichnet.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 dadurch, daß nur ein Teil der Brüden zwecks Ausnützung der Wärme mit der Luft in Mischung gebracht wird. Sie dient für Anlagen, in welchen das durch Schlot 13 abströmende Luftdampfgemisch für anderweitige Ausnützung, wie z. B. im Mehrstufenverdampfer, Verdampfer mit Wärmepumpe, wie nach Fig. 11 Anwendung findet. Der durch Ventilator 6 erzeugte Luftstrom saugt durch die ejektorartige Ansaugvorrichtung 7 über eine regulierbare Drosselklappe 22 einen Teil des Gesamtluftdampfgemisches aus Leitung 5 an, wobei das aus der Mischung kondensierte Wasser, wie in Fig. 3 beschrieben, im Zyklon 8 ausgeschieden, während das luftreichere Luftdampfgemisch über den Wärmeaustauscher 2$ in den Verdampfer gefördert wird. Xach dieser Anordnung wird bei Dampfheizung das Kondensat von Heizkörper 2 durch Ableiter 16 nach dem Oberflächenwärmeaustauscher 23 gefördert, wo es die Wärme dem zuzuführenden Fartialdruckreduziermittel abgibt und als gekühltes Kondensat über Auslauf 24 abfließt. Bei größerem Widerstand des Systems kann an Stelle von Ventilator 6 Ventilator ö_[; (in Fig. 4 punktiert eingezeichnet) vorteilhaft Verwendung finden.

Fig. 5 stellt einen offenen Partialdruckvordampfer für indirekte Erwärmung des 5-1 Partialdruckreduziermittels durch die Luftdampfgemischwärme dar. Über Drosselklappe 20 und Ventilator 6 wird die Luft einem Oberflächemvärmeaustauscher 25 und über Verteiler 12 dem Verdampfer 1 zuge-S5 führt. Aus dem abströmenden Luftdampfgemisch wird durch die indirekte Wärmeabgabe an die Luft ein Teil des Dampfes kondensiert und als Kondenswasser über Ab- j lauf 26 abgeführt, während das luftreichere ■· no Luftdampfgemisch über Schlot 13 ins Freie tntweicht. ,

Die Fig. 6 bis 9 veranschaulichen geschlossene Partialdruckverdampfer mit Umlauf des Gasdampfgemisches. Diese Ausführungsformen sind besonders für Verdampfungen und Destillationen von Flüssigkeiten, deren Dampfkomponente zurückgewonnen werden muß, wie solche mit niederem Siedepunkt geeignet.

Das Verfahren nach Fig. 6 arbeitet bei beliebigem Druck in der Weise, daß das durch Ventilator 6 der Ansaugvorrichtung 7 zugeführte Gas sich mit dem Gasdampfgemisch des Verdampfers 1 mischt und sich dadurch der Dampf des Gemisches teilweise kondensiert. Ein Teil des gasreicheren Gasdampfgemisches wird, wie in Fig. 3 näher beschrieben, über Zyklon 8 und Verteiler 12 dem Verdampfer zugeführt, während der restliche Teil in einen Mischkondensator 27 geleitet wird, wo sich der Dampfanteil durch Mischung mit einer unlöslichen Kühlflüssigkeit kondensiert und das gekühlte gasreichere Geraisch über Leitung 28 und Drosselklappe 20 wieder der Fördervorrichtung 6 zugeführt wird. Das Gemisch der beiden unlöslichen oder sehr wenig löslichen Komponenten wird über Auslauf 29 einem Abscheider 30 zugeleitet, wo sich der Kühlflüssigkeitsanteil trennt und mittels Pumpe ςο 3i über Kühler 32 und Flüssigkeitsverteiler ü wieder dem Mischkondensator 27 zugeführt wird.

Xach Fig. 7 wird das Gasdampfgemisch vom Verdampfer 1 über Wärmeaustauscher 2T, nach dem Mischkondensator 27 geleitet, wo die Kondensation und Abscheidung wie nach Fig. 6 erfolgt. Das gasreichere Gasdampfgemisch wird über Leitung28, Drosselklappe 20 und Ventilator 6 dem Wärnieaustauscher 2} zwecks indirekter Erwärmung durch das Gasdampfgemisch und weiter über Verteiler S2 in den Verdampfer 1 gefördert. Die Beheizung des Verdampfers ist mit Gasfeuerung vorgesehen, wobei die heißen Abgase zur weiteren Erwärmung des Partialdruckreduziermittels zwecks Ausnützung der Abgaswärme vor Eintritt in den Wrdampfer in den Wärmeaustauscher 2j_a geführt werden.

Die in den Fig. 6 und 7 beschriebenen Ausführungsformen eignen sich zum Verdampfen oder Destillieren von Flüssigkeiten, welche sich in der Kühlflüssigkeit gar nicht oder nur sehr wenig lösen.

Iu Fig. 8 ist ein geschlossener Partialdrnckverdampfer dargestellt, bei dem zwecks Kondensation des Dampfanteils ein Oberflächenkondensator verwendet wird. Das Gasdampfgemisch gibt einen Teil der Wärme 'durch indirekte Übertragung im Wärmeaustauscher 22, dem· im Kreisprozeß umlaufenden Partialdruckreduziermittel ab.

womit ein Teil des Dampfes kondensiert, während der weitere Anteil im Vorwärmer 34 zur Anwärmung der zufließenden Flüssigkeit dient, im eigentlichen Kondensator 35 gekühlt und im Zykfon 8 abgeschieden wird und als Flüssigkeitskomponente bei 9 den Verdampfer verläßt.

Die unter Fig. 6 bis 8 erwähnten Ausführungsformen dienen zur Destillation binärer und höherer Flüssigkeitsgemische; weiterhin lassen sich temperaturempfindliche Produkte unter Anwendung von Lösungsmitteln entwässern. Mit Vorteil können die Systeme da angewendet werden, wo der übergehende Dampf reicher an leichtsiedenden Komponenten ist.

Fig. 9 stellt dar eine Disposition zur Fraktionierung durch Rektifikation und Dephlegmation verschiedener Flüssigkeitsgemische, auch solcher azeotropischer Natur. Das System eignet sich besonders auch für hochsiedende Gemische, welche bis anhin nach bekannten Verfahren im Vakuum behandelt wurden, beispielsweise Fraktionierung von Schmierölen, ätherischen Ölen, Schwelteeren usw. Durch Partialdruckfraktionierung kann auch technisch wasserfreier Alkohol hergestellt wer'den. Bei niederen Temperaturen verschiebt sich bekahnterweise der azeotropische Punkt in den Bereich höherer Alkoholgehalte. Das neue Verfahren erweist sich gegenüber der Rektifikation im Vakuum sehr wirtschaftlich, da die Alkoholverluste bis auf ein Minimum reduziert werden. Das aus der Blase r abströmende Gasdampfgemisch tritt in ein Kolonnensystem 36 ein, wo- eine Durchmischung sowie ein Wärmeaustausch von Gasdampf gemisch und Rücklauf stattfindet, womit die Dampf-

4.0 zusammensetzung des Gasdampfgemisches sich in der Weise ändert, daß eine Dampfkomponente sich anreichert. Dieses letztere Gemisch durchströmt einen Dephlegmator 37, in welchem durch Wärmeübertragung an das im Kreislauf zurückgeführte Partialdruckreduziermittel durch Abkühlung ein Teil der Destillationsdämpfe niedergeschlagen und als Rücklauf in die Kolonne 36 geleitet wird, während das gasreichere Gasdampfgemisch im Kondensator 38 gekühlt wird. Durch Ab-. scheidung im Zyklon 8 wird das Destillat über Auslauf 9 entfernt und das Gasdampfgemisch über Dephlegmator 37 und Fördervorrichtung 6 wieder der Blase zugeführt.

Die nach Fig. 3 bis 9 beschriebenen Ausführungsformen· des Verfahrens lassen sich bei Mehr stuf en ver dampf ern als Endstufen nach den Druckstufen derart anwenden, daß zur Beheizung der Endstufen die Brüden der Vorstufen herangezogen werden.

In Fig. 10 ist eine Anwendung des Verfahrens für Mehrstufenverdampfer mit beispielsweise drei Teildruckstufen dargestellt. Diese Ausführungsform eignet sich zum Eindicken starker Lösungen oder zum Ausscheiden von Salzen aus gesättigten Lösungen, da durch die bekannte Erhöhung des Verdampfungspunktes je nach der Konzentration ein größeres Temperaturgefälle notwendig wird. Durch Kaskadenaufstellung kann das System vorteilhaft für die kontinuierliche Verdampfung Anwendung finden. Besonders bei einer Beheizung mit Niederdruckdampf erweist es sich sehr wirtschaftlich.

Stufe α mit niederster Verdampfungstemperatur und daher mit höchstem spezifischem Luftgehalt entspricht beispielsweise der Anordnung nach Fig. 5. Das Luftdampfgemisch wird im Wärmeaustauscher 41'durch die Kondensatwärme von Stufe b erwärmt undgelangt durch den Verteiler in den Verdampfer b. In diesem nimmt durch die Verdampfung der spezifische Luftgehalt ab und erhöht entsprechend die Verdampfungstemperatur der Lösung. Das Gemisch wird über den Wärmeaustauscher 44 nach dem Verdampfer c gefördert, wo der Verdampfungspunkt noch weiter erhöht wird. Läßt man beispielsweise die dünne Lösung kontinuierlich von Stufe c über b nach Stufe α fließen, so kann ein vorgeschriebenes Temperaturgefälle zwischen Heizmittel und Lösung und mithin eine bestimmte Leistung in jeder Stufe trotz starker Erhöhung des Siedepunktes der von Stufe zu Stufe konzentrierteren Lösung eingehalten werden. Es läßt sich auch die Bewegung der zu verdampfenden Flüssigkeit im umgekehrten Sinne vollziehen, was z. B. für die in der Endkonzentration temperaturempfindlichen Lösungen der Fall ist, nur wird dann die Verdampf ungsleistung vermindert.

Die Anwendung der Wärmepumpe auf das neue Verdampfungsverfahren ist nach der bekannten Ausführungsart nicht zu empfehlen und nicht ökonomisch, da die im Gemisch enthaltene Luftmenge mit dem Dampf verdichtet werden müßte. Zudem wirkt der Luftgehalt bei der Kondensation des Gemisches durch Erniedrigung des Wärmedurchganges ungünstig. Nach Anordnung von Fig. 11 werden diese Nachteile behoben. Im Verdampfer ι mit den gleichen Positionen, wie früher beschrieben, wird beispielsweise das Luftdampfgemisch über die Leitung 5 in den Heizkörper 46 des Niederdruckverdampfers 47 geführt, wo ein Teil der Dämpfe des Gemisches sich kondensiert und im Verdampfer 47 Dampf von niederem Druck erzeugt, als dem Teildampfdruck des Luftdampfgemisches entspricht. Das Kondenswasser läuft über Siphon 48 ab, während das luftreichere Luftdampfgemisch einen Wärmeaustauscher 49

zwecks Erwärmung des Partialdruckreduziermittels passiert und über Schlot 50 entweicht. Der im Verdampfer 47 erzeugte Xiederdruckdampf wird mittels einer Wärmepumpe 62, beispielsweise Kompressor, Strahlverflichter u. dgl., in bekannter Weise auf den gewünschten Dampfdruck verdichtet und nach dem Heizkörper 2 gefördert, wo er als Heizmittel dient. Das Kondensat von Heizkörper 2

to wird mittels Ableiter 16 über ein Reglerventil 03 in den Xiederdruckverdampfer 47 gefördert, wo es verdampft und wieder im Kreislauf der Wärmepumpe zugeführt wird. Der das Reglerventil 63 nicht durchströmende Anteil Kondensat, welcher insbesondere bei der Anwendung eines Strahlverdichters der grö- i ßereTeil ist, wird in einem Wärmeaustauscher j 60 zwecks weiterer Erwärmung des Partial- i druckreduziermittels ausgenützt und bei 61 abgeführt.

Um die günstigste Wärmeausnützung für einen bestimmten Verdampfungspunkt einhalten zu können, ist eine Regelung der Verdampfungstemperatur durch Änderung der Menge des Partialdruckreduziermittels, Beeinflussung der Kühlwirkung des Kondensators oder beider Maßnahmen kombiniert vorzusehen. Zwecks Einhaltung der optimalen Wirtschaftlichkeit werden beispielsweise die beiden Drosselklappen 20 und 21 in Fig. 3. welche durch eine Stellvorrichtung untereinander verbunden sein können, durch einen im Verdampfer eingebauten Thermoregler oder eine andere geeignete Reglervorrichtung derart gestellt, daß der spezifische Gasgehalt und somit die Verdampfungstemperatur selbst bei Änderung der Temperatur und der relativen Feuchtigkeit des Partialdruckreduziermittels sowie der Heizmittelternperatur immer konstant eingehalten wird. Die automatische Regelung weist besonders bei niederen Verdampfungstemperaturen, in deren Gebieten die Energiekostenkurve sehr steil abfällt oder ansteigt, große Vorteile auf und ist daher für eine wirtschaftliche Betriebsweise unumgänglich.

Beim geschlossenen Partialdruckverdampfer ist besonders bei einem über der Atmosphäre arbeitenden Gesamtdruck in das System, und zwar vorteilhaft in der Saugleitung der Fördervorrichtung, eine Reguliervorrichtung 39, wie in Fig. 6 schematisch veranschaulicht, einzubauen, welche die Aufgabe hat, das durch kleine Undichtigkeiten der Apparatur entströmte Partialdruckreduziermittel zu ergänzen und gleichzeitig den gewünschten Gesamtdruck einzuregulieren.

Claims (6)

1. Patentanspruch ε:

   ι. Verfahren zum Verdampfen, Konzentrieren und Destillieren insbesondere von temperaturempfindlichen Flüssigkeiten, Suspensionen oder Lösungen unter Zuleiten von Gas, insbesondere Luft, in oder über die indirekt beheizten Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in den abströmenden Brüden enthaltene und gegebenenfalls die Abwärme des Heizungssystems bzw. diese Abwärme allein durch direkten oder indirekten Wärmeaustausch auf neu einzuleitendes Gas oder auf im Kreislauf geführtes, durch Abkühlung von Dampf befreites Gas übertragen wird.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1 für Rektifikationen, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Verdampfer abströmenden Brüden in einem Dephlegmator mit dem im Kreislauf zurückgeführten Gas in Wärmeaustausch gebracht werden, wobei das durch Abkühlung aus den Brüden entstehende Kondensat als Rückfluß den nachströmenden Brüden entgegengeleitet und mit diesen in Wärmeaustausch gebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2 für Mehrstufenverdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Stufe mit tiefster Verdampfungstemperatur abströmenden Brüden durch die Abwärme des Heizungssystems der folgenden Stufe erwärmt und hierauf dieser zugeleitet werden.
4. 4. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 3 für Verdampfer mit Wärmepumpe und Heizdampferzeugung in einem Zwischenverdampfer mittels Brüden, dadurch gekennzeichnet, daß das einzuleitende Gas auch durch die Abwärme des Zwischenverdampfers erwärmt wird.
5. 5. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis4 fürVerdampfungenundDestillationen ^lo° von Gemischen mit flüchtigen Säuren oder Alkalien, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung durch einen Überschuß an Gas derart geleitet wird, daß die abströmenden sauren bzw. alkalischen Brüden ¹⁰S ungesättigt, d. h. mit überhitztem Dampfanteil, den Verdampfer verlassen.
6. 6. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallende Abwärme des Heizungssystems in einem Zusatzheizkörper zur Verdampfung herangezogen und die dabei nicht ausgenutzte Wärme dem einzuleitenden Gas übertragen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen