Verfahren zum Verdampfen von Flüssigkeiten.
Bis anhin konnte die Wärmewirtschaft lichkeit und teilweise auch die Leistung der Verdampfung mittelst 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 Einführung von Luft eine Verdampfungs temperatur von Wasser unter 100 bei Atmosphärendruck erreichen.
Jedoch sind solche Systeme unwirtschaftlich, da die Luft bei tieferer als dem Verdampfungspunkt entsprechenden Temperatur eingeleitet wird, wodurch am, dem Verdampfer ein Mehrverbrauch an Wärme zur Erhöhung der Lufttemperatur auf die Verdampfungstemperatur notwendig wircl. Ferner benötigen solche Verdampfer einen grossen Überschuss an Luft, so dass neben dem hohen Wärmebedarf auch der Xr erbrauch für die Förderung steigt.
Es wurde nun gefunden, dass sich die Verdampfung in sehr wirtschaftlicher Weise dadurch ermöglichen lässt, dass ein Gas als sogenanntes Partialdruckreduziermittel zugeleitet und zur Ausnützung der im System anfallenden Wärme vor Eintritt in den beheizten Verdampfer mit einem Wärmeträger in Wärmeaustausch gebracht wird und diese Wärmegewinnung als wirtschaftlich gün set. ist unterhalb der dem Gesamtdruck entsprechenden Verdampfungstemperatur erfolgt.
In Fig. 1 der Zeichnung ist das Wesen vorliegender Erfindung an einem Beispiel schematisch gezeigt, indem ein gasförmiges Mittel vor Eintritt in den beheizten Verdampfer V in einem Wärmeaustauscher WI zur Rückgewinnung der Wärme des den Verdampfer verlassenden Gasdampfgemisches geleitet wird. Ferner wird auch die Abwärme des Ileizimgssystemes H in einem Wärmeaustauscher W2 dem Partialdruckreduzier mittel zur Ausnützung zugeführt undloder im Wärmeaustauscher W5 zur Verdampfung herangezogen. Es ist aber von Wichtigkeit, dass stets das Partialdruckreduziermittel durch Wärmeaustausch mit mindestens einem Wärmeträger der anfallenden Wärme vor seinem Eintritt in den Verdampfer erwärmt wird.
Bei einer Verdampfungstemperatur unterhalb der Temperatur des in das Verdampfungssystem eintretenden Partialdruckreduziermittels kann auch diese Temperaturdifferenzwärme ausgenützt werden. Für diesen Fall fällt im oben erwähnten Beispiel der Wärmeaustauscher Wl weg, da die Temperatur des abströmenden Gasdampfgemisches niedriger ist als diejenige des Partialdruckreduziermittels. Es wird alsdann die Abwärme des Heizungssystemes im Wärme austauscher W dem Partialdruekreduzier- mittel zur Ausnützung zugeführt. Obwohl bei tieferen Temperaturen der Kraftbedarf zur Förderung des gasförmigen Mittels steigt, sind Verdampfungen beispielsweise bei 15 C noch bedeutend wirtschaftlicher als solche unter Vakuum.
Ein Vergleich der optimalen Energiekosten in Funktion der Verdampfungstemperatur zeigt Fig. 2 für beispielsweise kontinuierliche Verdampfung von Wasser mit Dampf als Heizmittel unter Berücksichtigung gleicher Einheitskosten der Energiemengen.
Kurve a stellt die Kosteneinheiten für Va kuumverdampfung mit Kondensatwärmeaus- nützung dar und : Kurve b diejenigen für be- kannte Verdampfer mit Zuleitung von Luft von 20 und einer relativen Feuchtigkeit von 50%, wobei die Kosten für die Gebiete niederer Temperaturen, welche erst durch das neue Verfahren zur Anwendung kommen können, 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 Rückgewinnung der Wärme des Luftdampfge- misches und des Kondensates und bei tieferen Temperaturen noch mit Ausnützung der
Temperaturdifferenzwärme. Kurve d zeigt die Kosten nach System Fig. 5. Bei An wendung eines einclc: l'artialdruekle duziermittels mit kleinerer relativen Feueltiglteit stellen sich die Kosten noch erheblich günstiger.
Versuche haben bestätigt. dass sich bei
Anwendung der Partialdruckverdampfung je nach Betriebsverhältnissen und Energieein heitskosten Ersparnisse bis über 30 % ergeben gegenüber gleichen Bedingungen an bekann ten Verdampfern. Sie haben ferner gezeigt, dass die Verdampfungsleistung je nach der
Natur des verwendeten Heizmittels grösser wird, indem sie bis über 210% mehr betragen kann als der theoretischen Erhöhung des Ge fälles zwischen der Temperatur des Heiz mittels und derjenigen des dem Partialdruck zugeordneten Siedepunktes entspricht. Diese Beobächtung 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 Partialdruckver dampfung ergeben, auf die mehrstufigen
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- bezw. Unterdruck- dampf und der Abwärme von Feuerungen, zur Steigerung der Verdampfungsleistung, sowie zur Behandlung temperaturempfind licher Produkte, sondern auch zur Reduktion der Verdampfungstemperatur von hoch siedenden Stoffen. Diese letztere Temperatur erniedrigung, welche gleichzeitig durch die
Massnahme einer Druckänderung gesteigert werden kann, verbindet die genannten tech nischen auch mit chemischen Vorteilen, wie
Aufhaltung der Zersetzung, Beeinflussung chemischer Reaktionen usw. Dadurch sind neue Möglichkeiten geschaffen, um beispiels weise Destillationen von hochsiedenden Ge mischen, wie die der Schmierölgruppe, aus führen zu können, die der hohen Temperatur wegen sonst technisch schwierig zu meistern sind.
Zudem ist damit eine günstige Wärmerückgewinnung verbunden.
Die Partialdruckverdampfung kann auch vorteilhaft über Atmosphärendruck Anwendung finden, da unter Annahme gleicher spezifischer Gasgehalte das absolute Gefälle zwischen der dem Gesamtdruck und der dem Partialdruck entsprechenden Verdampfungstemperatur mit höherem Drucke 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 glei chen 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 und dergleichen, 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 korrodierend wirkende und flüchtige Substanzen enthaltenden Flüssigkeiten, wie Säuren und Alkalien. Zur Abführung der sauren bezw alkalischen Brüden sind bei der Vakunmver- dampfung teure Apparaturen und Maschinen teilweise aus korrosionsbeständigen Wert ; stoffen notwendig, während beim neuen Ver- fahren einfache Konstruktionen aus billigem Material verwendet werden können.
Die Verdampfung kann nämlich mit einem Üb er- schuss an Partialdruckreduziermittel so geleitet werden, dass das abströmende saure bezw. alkalische Gasdampfgemisch ungesättigt ist, also überhitzt den Verdampfer verlässt, wodurch die Konstruktionsmaterialien chemisch weniger angegriffen werden.
Die Wärmerückgewinnung in den Wärmeaustauschern Wl und W2 nach : Fig. 1 kann durch indirekte Wärmeübertragung, wie zum Beispiel durch Oberflächenwärmeaustauschung, gegebenenfalls mit Zuhilfenahme eines Zwischenmediums, oder mittelst direkter Wärmeübertragung, beispielsweise Mischung, Diffusion und dergleichen zwl- schen dem wärmeabgebenden und dem den Partialdruck reduzierenden Mittel erfolgen.
Die Wärmeausnützung durch Wärmeaus- tauscher W3 findet meistens durch indirekte Wärmeübertragung statt.
Das aus dem Verdampfungssystem abströmende Gasdampfgemisch kann einem andern geeigneten Verdampfer zur noch weiteren Ausnützung zugeleitet werden. Ferner kann durch partielle : Kondensation der spezi- fische Gasgehalt vergrössert werden, 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 kann durch Abscheider, wie Zyklon, Strahlablenkvorrichtungen, mechanische oder elektrische Filter und dergleichen, aber auch durch die Methode der Absorption und Adsorption, von der gasdampfförmigen Phase getrennt werden.
Zum Transport des Partialdruckreduziermittels können je nach Druckverhältnissen Fördervorrichtungen, wie Ventilatoren, Kom- pressoren und Strahlverdichter, zur Anwendung kommen.
Das Partialdruckreduziermittel kann durch Verteiler, beispielsweise Diffusoren Vorrichtungen mit tangentialer Einmündung zur spiralförmigen Gasführung und dergleichen derart über, auf oder unter den Flüssigkeitsspiegel eingeführt werden, dass es möglichst gesättigt schnell aus der Grenzschicht der einzudampfenden Flüssigkeit entfernt wird.
Durch Verstellvorrichtungen lässt sich dies mittelst Regler, wie etwa Schwimmer und Humidostaten, automatisch erreichen.
Als Partialdruckreduziermittel können Gase oder Gemische derselben mit Dämpfen zur Verwendung kommen, die neben der physikalischen Aufgabe auch noch gegebenenfalls eine chemische Wirkung zu erfüllen vermögen, zum Beispiel Hydrierung, Oxydation und dergleichen. Gase mit kleinem Molekulargewicht ergeben wohl geringere spezifische Gasgehalte, sind aber in der Wärme- und Energiebilanz nicht wesentlich günstiger. Dagegen ergeben solche mit grösserer Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Wasserstoff, besondere Vorteile in bezug auf die Wärmeübertragung im Wärmeaustauscher und Kondensator.
Zur indirekten Beheizung des Verdampfers können als Heizmittel Dampf verschiedenen Druckes, insbesondere Niederdruckdampf, zirkulierende Flüssigkeiten, wie Wasser, Öl, Heizgase und Feuerungen durch mittelbare und unmittelbare Wärmeübertragung mit Ö1, Gas, Kohle oder dergleichen dienen. Bei der Destillation binärer oder höherer Gemische kann die Beheizung direkt erfolgen, indem eine der Gemischkomponenton als Heizdampf in das Gemisch eingeleitet wird, wobei die direkte Wärmeübertragung wie bei bekannten Wasserdampfdestillationen erfolgt.
Anhand 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 stelt 1 den Verdampfer mit einer Förderpumpe zur Berieselung, 2 den Heizkörper mit Heizzitteleintritt 3, 4 den Brüdenraum und 5 die Leitung zur Abführung des Luftdampfgemisches dar. Durch den Ventilator 6 wird das Partialdruckreduziermittel, im vorliegenden Falle Luft, angesaugt, der ejektorartigen Ansaugvorrichtung 7 zugeführt und mit dem Luftdampfgemisch vor Eintritt in den Zyklon 8 gemischt, wodurch zwischen der kalten Luft und dem warmen Luftdampfgemisch ein direkter Wärmeaustausch stattfindet und da her aus dem Gemisch Dalllp I kondensiert.
Das Kondenswasser wird durch Zentrifugalwirkung im Zyklon 8 vom Luftdampfgemisch getrennt und über Auslauf 9 entfernt. Ein Teil des Luftdampfgemisches wird über Sammler 10, Leitung 11 und Verteiler 12, zum Beispiel 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.
Mittelst 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 6a (Fig. 3 punktiert eingezeichnet) in die Leitung 11 einzubauen. Nach letzteren Bedingungen kann die Anlage auch unter Weglassung von Ventilator 6 mit Ventilator 6a betrieben werden, wodurch die nötige Luft durch die Ansaugevorrichtung 7 angesaugt wird.
Mittelst einer geeigneten Verstellvorrichtung, beispielsweise eines am Diffusoraustritt angebrachten Ringschwimmers 14 und manschettenartiger Führung 15 von Diffusor 12 und Leitung 11, wird der Verteiler je nach Lauge des Flüssigkeitsspiegels in die wirtschaftlichste Betriebsstellung, nach welcher das Luftdampfgemisch mög lichst 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 liondenswasser vom Druckheizkörper 2 über den Ableiter 16 einem weiteren Heizkörper 17 zugeführt wird, womit die durch die Druckentlastung freiwerdende Dampfwärme, sowie die Kondensatwärme, bis zur Verdampfungstemperatur ausgenützt werden kann. Der Zwischenheizkörper 17 ist der bes. seren Ausnützung der Kondensatwärme wegen, bedingt durch die geringere hydrostatische Flüssigkeitshöhe im Verdampfer, oberhalb des Hauptheizkörpers 2 anzuordnen.
Bei der kontinuierlichen Verdampfung kann das aus dem Heizkörper 17 mit der Verdampfungstemperatur abfliessende Kondensat weiter zur Erwärmung der zufliessenden Flüs- sigkeit in einem Wärmeaustauscher 18, dienen, während das bis auf die Flüssigkeitstemperatur abgekühlte Kondensat über Auslauf 19 abfliesst. Die Erwärmung kann auch kombiniert mit teilweiser Ausnützung der restlichen Brüden vorgenommen werden.
Letztere Anordnung ist in der Figur nicht eingezeichnet. nie Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der nach 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 zum Beispiel im Mehrstufen- verdampfer, 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 für Fig. 3 beschrieben, im Zyklon 8 ausgeschieden, während das luftreichere Luftdampfgemisch über den Wärmeaustauscher 23 in den Verdampfer gefördert wird.
Nach dieser Anordnung wird bei Dampfheizimg das Kondensat von Heizkörper 2 durch Ableiter 1 6 n acli dem Oberflächenwärmeaustausc.her 23 gefördert, wo es die Wärme dem zuzuführenden Partialdruckreduziermittel abgibt und als gekühltes Kondensat über Auslauf 24 abfliesst. Bei grösserem Widerstand des System mes kann an Stelle von Ventilator 6, Ventilator 6a (in Fig. 4 punktiert eingezeichnet) vorteilhaft Verwendung finden.
Fig. 5 stellt einen offenen Partialdruck verdampfer für indirekte Erwärmung des Partialdruckreduziermittels durch die Luftdampfgemischwärme dar. Über Drosselklappe 20 und Ventilator 6 wird die Luft einem Oberflächenwärmeaustauscher 2!5 und über Verteiler 12 dem Verdampfer 1 zugeführt.
Aus dem abströmenden Luftdampfgemisch wird durch die indirekte Wärmeabgabe an die Luft ein Teil des Dampfes kondensiert und als l < : Kondenswasser über Ablauf 216 ab- geführt, während das luftreichere Luftdampfgemisch über Schlot 13 ins Freie entweicht.
Die : Fig. 6 bis 9 veranschaulichen ge- schlossene Partialdruckverdampfer mit Um- lauf des Gasdampfgemisches. Diese Ausführungsformen sind besonders für Verdampfungen und Destillationen von Flüssigkeiten, deren Dampfkomponente zurückgewonnen werden muss, wie solche mit niederem Siedepunkt, geeignet.
Fig. 6 stellt einen Verdampfer dar, der bei beliebigem Druck in der Weise arbeitet, 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 G asdampfgemisches 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 Gemisch 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 Kühlilüssigkeitsanteil trennt und mittelst Pumpe 31 über Kühler 32 und Flüssigkeitsverteiler 33 wieder dem Mischkondensator 27 zugeführt wird. Bei der Destillation eines Gemisches kann die in Ab scheider 30 von der unlöslichen Kühlflüssig- keit getrennte Komponente durch Verdampfung in einem Zwischenverdampfer als Heizdampf wie schon erwähnt zur direkten Beheizung des Verdampfers 1 dienen; dabei kommen die Heizkörper 2 und 17 in Wegfall.
Die flüssige Komponente wird dabei vor der Einleitung in den Zwischenverdampfer zweckmässig in einem Wärmeaustauscher durch Ausnützung der Wärme des Gasdampfgemisches auf die Verdampfungstemperatur des Gemisches vorgewärmt.
Nach : Fig. 7 wird das Gasdampfgemisch vom Verdampfer 1 über Wärmeaustauscher 23 nach dem Mischkondensator 27 geleitet, wo die Kondensation und Abscheidung wie nach Fig. 6 erfolgt. Das gasreichere Gasdampfgemisch wird über Leitung 28, Drosselklappe 20 und Ventilator 6 dem Wärmeaus- tauscher 23 zwecks indirekter Erwärmung durch das Gasdampfgemisch zugeführt und weiter über Verteiler 12 in den Verdampfer 1 gefördert. Die Beheizung des Verdampfers ist mit Gasfeuerung vorgesehen, wobei zwecks Ausnützung der Abgaswärme die heissen Abgase zur weiteren Erwärmung des Partialdruckreduziermittels vor Eintritt in den Verdampfer in den Wärmeaustauscher 23a geführt werden.
Die in den Fig. 16 und 7 beschriebenen Ausführungsformen eignen sich zum Verdampfen oder Destillieren von Flüssigkeiten, welche sich in der : Kühlflüssigkeit gar nicht oder nur sehr wenig lösen.
In Fig. 8 ist ein geschlossener Partialdruckverdampfer dargestellt, bei dem zwecks Kondensation des Dampfanteils ein Oberflächenkondensator verwendet wird. Das Gasdampfgemisch gibt einen Teil der Wärme durch indirekte Übertragung im Wärmeaustauscher 23 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 5 gekühlt und im Zyklon 8 abgeschieden wird und als Flüssigkeitskomponente bei 9 den Ver dampfer verlässt.
Die unter Fig. 6 bis 8 erwähnten Ausführungsformen können zur Destillation binärer und höherer Flüssigkeitsgemische dienen; weiterhin lassen sich darin temperaturempfindliche, in Wasser gelöste Produkte bei niederen Temperaturen unter Verwendung eines Lösungsmittels als Destillations- komponente vom Wasser trennen. 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 Flüssigkeits- gemische, 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 üblen, Schwelteeren usw. Durch Partialdruckfraktionierung kann auch technisch wasserfreier Alkohol hergestellt werden. Bei niederen Temperaturen verschiebt sich bekannterweise 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 1 abströmende Gasdampfgemisch tritt in ein Kolonnensystem 36 ein, wo eine Durchmischung, sowie ein Wärmeaustausch von Gasdampfgemisch und Rücklauf stattfindet, womit die Dampfzu- sammensetzung des Gasdampfgemisches sich in der Weise ändert, dass eine Dampfkomponente sich anreichert. Dieses letztere Gemisch durchströmt einen Dephlegmator 37, in wel chem durch Wärmeübertragung an das im Kreislauf zurückgeführte Partialdruckmittel, durch Abkühlung ein Teil der Destillationsdämpfe niedergeschlagen und als Rücklauf in die Kolonne 36 geleitet wird, während das gasreichere Gasdampfgemisch im Konden- sator 38 gekühlt wird.
Durch Abscheidung im Zyklon 8 wird das Destillat über Auslauf 9 entfernt und das Gasdampfgemisch über Dephlegmator 37 und Fördervorrichtung 6 wieder über einen gemass Fig. 3 gesteuerten Verteiler 12 der Blase zugeführt.
Die Abwärme des Hcizungssystemes kann gemäss Fig. 1 auch noch zur Erwärmung des im Kreislauf zurückströmenden Partialdruekreduziermittels ausgenützt werden, indem ähnlich etwa wie in Fig. 4 ein Wärmeaustauscher 23 in die Leitung von Ventilator 6 eingebaut wird.
Die nach Fig. 3 bis 9 beschriebenen Aus führungsformen des Verfahrens lassen sich bei Mehrstufenverdampfern als Endstufen nach den Druckstufen derart anwenden, dass zur Beheizung der Endstufen die Brüden de Vorstufen herangezogen werden.
In Fig. 10 ist eine Anwendung des Verfahrens für Mehrstufenverdampfer mit bei- spielsweise 3 verschiedenen Partialdfuck- stufen dargestellt. Diese Ausführungsform eignet sich beim Ein dicken starker Lösungen oder beim Ausscheiden von Salzen aus gesättigten Lösungen, da durch die bekannte Erhöhung des Siedepunktes bei zunehmender Konzentration ein grösseres Temperaturgefälle zwischen Heizmittel und Lösung erwünscht ist. Durch Kaskadenaufstellung kann das System vorteilhaft für die konti nuierliche Verdampfung Anwendung finden.
Besonders bei einer Beheizung mit Niederdruckdampf erweist es sich sehr wirtschaftlich.
Stufe a mit niederster Verdampfungstemperatur und daher mit höchstem spezi- fischen Luftgehalt entspricht beispielsweise der Anordnung nach Fig. 5. Das Luftdampfgemisch wird im Wärmeaustauscher 41 durch die Kondensatwärme von Stufe b erwärmt und gelangt durch den Verteiler in denVerdampfer b. In diesem nimmt durch die Verdampfung der spezifische Luftgehalt ab und erhöht entsprechend die Verdampfungstem peratur 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 uber Stufe b nach Stufe a 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 zum Beispiel für die in der Anfangskonzentration temperaturempfindlichen Lösungen der Fall ist, nur wird dann die Verdampfungsleistung vermindert.
Der Mehrstufenverdampfer nach Fig. 10 kann auch mit der Anordnung der Partialdruckrektifikation nach Fig. 9 durch Ersetzen der Stufe c mit letzterer kombiniert werden, indem das in Fig. 9 im Kreislauf zurückströmende Partialdruckreduziermittel in Fig. 10 über Wärmeaustauscher 215 in Stufe a eingeleitet wird.
Die Anwendung der Wärmepumpe auf das neue Verdampfungsverfahren ist nach der bekannten Ausführungsart nicht zu empfehlen und nicht ökonomisch, da die zuni Beispiel im Gemisch enthaltene Luftmenge mit dem Dampf verdichtet werden müsste. Zudem wirkt der Luftgehalt bei der lionden- sation des Gemisches durch Erniedrigung des Wärmedurchganges ungünstig. Nach An ordnung von Fig. 11 werden diese Nachteile behoben.
Im Verdampfer 1 mit den gleichen Positionen wie früher beschrieben, wird beispielsweise das Luftdampfgemisch über die Leitung 5 in den Heizkörper 46 des Nieder druckverdampfers 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 Kon- denswasser läuft über Syphon 48 ab, während das luftreichere Luftdampfgemisch einen Wärmeaustauscher 49 zwecks Erwärmung des Partialdruckreduziermittels passiert und über Schlot 50 entweicht.
Der im Verdampfer 47 erzeugte Niederdruckdampf wird mittelst einer Wärmepumpe 62, beispielsweise Kom- piessor, Strahiverdichter und dergleichen, in bekannter Weise auf den gewünschten Dampfdruck verdichtet und nach dem Heiz- körper 2 gefördert, wo es als Heizmittel dient. Das Kondensat von Heizkörper 2 wird mittelst Ableiter 116 über ein Reglerventil 63 in den Niederdruckverdampfer 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 grössere Teil ist, wird in einem Wärmeaustauscher (J0 zwecks weiterer Erwärmung des Partialdruckreduziermittels ausgenützt und bei G1 abgeführt.
Der Verdampfer mit Wärmepumpe nach Fig. 11 kann auch mit dem Mehrstufenverdampfer nach Fig. 10 kombiniert werden durch Ersetzen der Stufe a mit der Anordnung von Fig. 11. In diesem Falle wird das aus Schlott 50 austretende Gasdampfgemisch in den Wärmeaustauscher 41 überge leitet. Durch diese : Kombination ist auch die Verwendungsmöglichkeit aller bereits beschriebenen Einzelelemente gegeben.
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