DE3143459C2 - Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, sowie Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, durch Vakuumentgasung sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In der zu entgasenden Flüssigkeit wird eine vorgegebene Menge eines anderen in der Flüssigkeit löslichen Gases gelöst, und die derart imprägnierte Flüssigkeit wird in einem geschlossenen Raum eingeleitet, in welchem ein vorgegebener unterhalb des Atmosphärendruckes liegender Gasdruck aufrechterhalten und das aus der Flüssigkeit austretende Gas laufend abgepumpt wird. Die Imprägnierung kann mit Stickstoff oder Kohlendioxidgas erfolgen und die Vakuumentgasung kann in mehreren Stufen durchgeführt werden. Nach der Vakuumentgasung kann die Flüssigkeit zusätzlich einer Druckwäsche unterworfen werden.
Description
von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüs- 20 Spruchs 1.
sigkeiten, insbesondere Wasser, gemäß dem Oberbe- Das erfmdungsgemäße Verfahren i·;, nicht nur auf
griff des Patentanspruchs I. Wasser, sondern auch auf andere Flüsisigketf :n anwend-
ser mit einem sehr niedrigen Gehalt an gelöstem Sauer- Ein erstes wesentliches Merkmal der Erfindung be^
stoff benötigt 25 steht darin, daß von dem anderen in der Flüssigkeit Zur Austreibung des Sauerstoffes aus Wasser werden löslichen Qas nicht beliebige Mengen; sondern ganz beinsbesondere zwei Verfahren eingesetzt Einmal die Va- stimmte vorgegebene Mengen gelöst werden sollen,
kuumentgasung, bei der das Wasser in einen geschlosse- Dieses erste Merkmal beruht auf folgenden Überlenen Raum eingeleitet wird, in welchem ein vorgegebe- gungen:
ner, unterhalb des Atmosphärendruckes liegender Gas- 30 Nach dem Henry-Dalton'schen Gesetz ist die Menge
druck aufrechterhalten und das aus dem Wasser austre- des in einer Flüssigkeit gelösten Gases abhängig vom
tende Gas laufend abgepumpt wird. Mit derartigen Ver- Partialdruck der Gaskomponente und einem speziellen
fahren sind bei Temperaturen von ca. 100C und Drük- Absorptionskosffizienten, der von der Art der Flüssigken von 20 m bar Restgehalte an gelöstem Sauerstoff keit und der Temperatur abhängig ist was zur Folge hat
von etwa 1,4 mg/Kg H2O — bei zweistufigen Anlagen 35 daß die Zusammensetzung eines Gasgemisches in der
bis ca. 0,5 mg/Kg H2O erreichbar. Flüssigkeit eine andere ist als in dem mit der Flüssigkeit
Das zweite bekannte Verfahren wird im aiigemeinen in Kontakt stehenden Gasraum. Dies bedeutet, daß den
als »Gaswäsche« bezeichnet Bei diesem Verfahren wird in der Flüssigkeit gelösten Gasanteilen auch ein anderer
dem Wasser in größerer Menge ein anderes Gas, bei- Partialdruck zugeordnet werden kann als den freien
spielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, zugeleitet und 40 Gasanteilen. Durch die Vorimprägnierung der Flüssigdas so imprägnierte Wasser einer Gaswaschsäule züge- keit mit vorgegebenen Mengen eines anderen Gases,
leitet in der ein Teil des gelösten Sauerstoffes zusam- beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, läßt sich
men mit dem Waschgas unter Atmosphärendruck oder nun das Paitialdruckverhältnis zugunsten des anderen
einem höheren Druck ausgewaschen wird. Gases auf Kosten des Sauerstoffgehaltes verschieben
Mit diesem Verfahren sind Restgehalte an gelöstem 45 und dies bedeutet, daß bei der anschließenden Vakuum-Sauerstoff bis etwa 0,7 mg/Kg H2O erre:chbar. entgasung ein wesentlich niedriger Gehalt an gelöstem
geschaltet, so sind Restgehalte an gelöstem Sauerstoff Gemäß dem zweiten wesentlichen Merkmal des er-
von etwa 0,2 mg/Kg H2O bei relativ hohem apparati- findungsgemäßen Verfahrens wird die Flüssigkeit nach
vem Aufwand erzielbar. 50 ein oder mehreren Stufen der Vakuumentgasung zu-
ches Gas gelöst wird und die so imprägnierte Flüssigkeit halte in optimaler Weise erreichbar sind,
einer Vakuumentgasung unterworfen wird, indem sie in 55 Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsge-
einen geschlossenen Raum eingeleitet wird, in welchem mäßen Verfahrens sind Gegenstand der Untercinsprü-
ein vorgegebener, unterhalb des Atmosphärendrucks ehe.
liegender Gasdruck aufrechterhalten und das aus der insbesondere ist es vorteilhaft, die Vakuumentgasung
in der Flüssigkeit lösliche Gas zugeführt werden soll. rung mit 250 mg/Kg Stickstoff bei 100C Temperatur
mer höher, da sich herausgestellt hat, daß nicht nur Ge- Wichtig ist hierbei, daß ein hoher Stoffaustauschgrad
schmack und Haltbarkeit von empfindlichen Getränken, 65 erzielt wird, was bedeutet, daß der in die Flüssigkeit
wie Bier, Fruchtsäften, Limonaden usw., durch den Sau- eingebrachte Anteil des anderen Gases möglichst weit-
erstoffgehalt beeinflußt werden, sondern auch bei koh- gehend in dieser Flüssigkeit gelöst ist.
lensäurehaltigen Getränken die Fähigkeit des gelösten Um einen hohen Stoffaustauschgrad und bei gerin-
gem apparativen Aufwand und niedrigem Gasverbrauch einen sehr kleinen Restgehalt an gelöstem Sauerstoff
zu erhalten, ist es zweckmäßig, das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorrichtungen durchzuführen, die
Gegenstand der weiteren Erfindung sind.
Zur Durchführung des obenerwähnten bekannten Verfahrens ist eine Vorrichtung bekannt (CH-PS
4 16 564), die einen Entgasungsbehälter aufweist, in den an der Oberseite eine an eine Vakuumpumpe angeschlossene
Unterdruckleitung einmündet und der einen Einlaß und einen Auslaß für die zu entgasende Flüssigkeit
aufweist, wobei vor dem Einlaß ein Injektor angeordnet ist, dessen Treibdüse an die Flüssigkeitszuleitung
und dessen Unterdruckkammer an eine Gasquelle angeschlossen ist und bei der zwischen das Mischrohr des
Injektors und den Einlaß des Behälters ein die Lösung des Gases in der Flüssigkeit unterstützendes Leitungsstück eingeschaltet ist. Ausgehend von dieser bekannten
Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Merkmale
aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 10 gegeben.
Zweckmäßige Ausführungsformen der Vorrichtung nach der weiteren Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche
11 bis 19.
Die Drosseleinrichtung ist besonders vorteilhaft, um eine starke Entspannung der Flüssigkeit beim Eintritt in
den Entgasungsbehälter zu erzielen. Eine solche Drosseleinrichtung kann als Blende oder Düse ausgebildet
sein. Sehr vorteilhaft ist es auch, wenn die Drosseleinrichtung einen variablen Durchtrittsquerschnitt (Anspruch
11) aufweist. In diesem Fall ist es nämlich (Anspruch
17) möglich, die Drosseleinrichtung so anzusteuern, daß die Eintrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in
den Entgasungsbehäiter bei unterschiedlichem Flüssigkeitsdurchsatz
immer gleich bleibt und damit die Entgasung unabhängig vom FiüSSigkcitsdUfCnSäü durch die
Vorrichtung ist.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, den Entgasungsbehälter gemäß Anspruch 13 auszubilden, da dann im
Behälter eine große Flüssigkeitsoberfläche geschaffen wird.
Besonders vorteilhaft ist auch die Ausbildung des Entgasungsbehälters gemäß Anspruch 14, wobei sehr
gute Ergebnisse erhalten werden, wenn der Flüssigkeitsstand im Oberteil der Entgasungssäule gemäß Anspruch
15 eingestellt wird.
Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Austreibung
von Sauerstoffgas aus Wasser in einer einstufigen Ausführungsform mit nachgeschalteter Gaswäsche in
schematischer Darstellung.
Bei eier in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung
wird das zu entgasende Wasser über eine Zuleitung 37 einem Injektor 32 zugeführt, dessen Unterdruckkammer
über einen Durchflußmesser 39 und eine Leitung 38 an eine Gasquelle 52 angeschlossen ist Das Mischrohr
des Injektors 32 ist über das Leitungsstück 33 und die gegebenenfalls ansteuerbare Drosseleinrichtung 34 mit
dem Einlaß 35 einer Entgasungssäule 31 verbunden. Die Ausbildung des Einlasses 35 am Unterteil 31 b der Entgasungssäule
31 ist in nicht eigens dargestellter Weise derart, daß die dem Einlaß zugeführte Flüssigkeit im
wesentlichen tangential zur Mantelfläche des Innenraumes einströmt Die Verbindung zwischen Unterteil 316
und Oberteil 31a der Entgasungssäule 31 erfolgt über einen Überlauftrichter 22 und im Innenraum des Oberteils
31a sind Meßgeräte 21a, 21 b, 21c für den Flüssigkeitsstand
angeordnet. Der Flüssigkeitsstand im Oberteil 31a kann über nicht eigens dargestellte mit den
Meßgeräten 21a, 2\b, 21c verbundene Steuervorrichtungen, die den Zulauf steuern, so eingestellt werden,
daß er sich jeweils unterhalb des Auslaufrandes des Überlauftrichters 22 befindet. In den Innenraum des
Oberteils 31a mündet an der Oberseite eine Unterdruckleitung 30, die mit einer Vakuumpumpe 40 verbunden
ist. Der Auslaß 36 der Entgasungssäule 31 ist über eine Flüssigkeitspumpe 42 mit einem Injektor 43 verbunden,
dessen Mischrohr über eine Leitung 44 mit dem Einlaß 53 einer Waschsäule 48 verbunden ist. Die
Waschsäule 48 ist ähnlich aufgebaut wie die Entgasungssäule 31. Sie besitzt ein Unterteil 486 und ein
Oberteil 48a, die über einen Überlauftrichter 49 miteinander verbunden sind. Im Innenraum des Oberteils 48a
sind Meßgeräte 50a, 506 zur Messung des Wasserstandes
angeordnet. An der Oberseite des Oberteils 48a mündet in den Innenraum eine Gaszuleitung 47, welche
mit einer Gasquelle 45 verbunden ist. Die Gasquelle 45 ist weiterhin über eine Leitung 46 mit dem Unterdruckraum
des Injektors 43 verbunden. Im unteren Bereich des Oberteils 48a der Waschsäule 48 befindet sich der
Auslaß 51 für das entgaste Wasser.
Die Funktionsweise der dargestellten Vorrichtung ist folgende;
Mittels der Vakuumpumpe 40 wird über die Unterdruckleitung 30 der Innenraum des Oberteils 31a der
Entgasungssäule 31 mit einem vorgegebener. Unterdruck beaufschlagt.
Das Wasser, aus dem der gelöste Anteil an Sauerstoff ausgetrieben werden soll, wird über die Zuleitung 37
dem Injektor 32 zugeführt, wo es beispielsweise mit Stickstoff oder Kohlendioxidgas imprägniert wird. Das
imprägnierte Wasser wird der Entgasungssäuic 3i zugeführt,
in der bereits der größte Anteil des gelösten Sauerstoffes ausgetrieben wird. Danach wird das Wasser
über die Leitung 41 der zweiten Stufe zugeführt, in der eine Druckwäsche, beispielsweise mit Kohlendioxidgas,
stattfindet. Hierzu wird von der Gasquelle 45 aus ein vorgegebener Überdruck im Innenraum des Oberteils
48a der Waschsäule 48 eingestellt. Außerdem wird das dem Injektor 43 zugeführte Wasser mit Kohlendioxid
imprägniert In der Waschsäule 48 wird dann der größte Teil des Restsauerstoffes ausgetrieben und das den Auslaß
51 verlassende Wasser weist einen vorgegebenen Anteil an gelöstem Kohlendioxid auf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (19)
1. Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, bei dem in der Flüssigkeit zunächst ein
anderes in der Flüssigkeit lösliches Gas gelöst wird
und die so imprägnierte Flüssigkeit einer Vakuumentgasung unterworfen wird, indem sie in einen geschlossenen Raunt eingeleitet wird, in welchem ein
vorgegebener, unterhalb des Atmosphärendrucks liegender Gasdruck aufrechterhalten und das aus
der Flüssigkeit austretende Gas laufend abgepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in
der Flüssigkeit vor der Vakuumentgasung gelöste Gas in einer vorgegebenen Menge zugegeben wird
und die Flüssigkeit nach der Vakuumentgasung einer Druckwäsche unterworfen wird, bei der in die
Flüssigkeit ein in dieser lösliches Gas eingebracht und die Flüssigkeit dann in einen weiteren geschlosscnen Raum eingeleitet wird, in dem ein vorgegebener auf oder oberhalb des Atmosphärendrucks liegender Gasdruck aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Austreibung von Sauerstoff aus Wasser, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Wasser vor der Vakuumentgasung eine Menge von 100—1000 mg/Kg — vorzugsweise
200—500 mg/Kg — Stickstoff gelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Austreibung von Sauerstoff aus Wasser, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Wasser vor der Vakuumentgasung eine Menge von 100—1500 mg/Kg — vorzugsweise
150—800 mg/Kg — Kohlendioxid gelöst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumentgasung
in mindestens zwei Stufen durchgeführt wird, wobei
in mindestens einer der Stufen in der Flüssigkeit vor
der Einleitung in den geschlossenen Raum, die vorgegebene Menge des anderen Gases gelöst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Austreibung von Sauerstoff aus Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschgas Kohlendioxid dient
und in dem weiteren geschlossenen Raum eine Atmosphäre aus Kohlendioxidgas unter einem Druck
oberhalb des Atmosphärendrucks aufrechterhalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach mindestens einer der Verfahrensstufen ein Teilstrom der Flüssigkeit abgezweigt und der Vakuumentgasung dieser oder einer su
früheren Verfahrensstufe erneut unterworfen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem abgezweigten Teilstrom der
Flüssigkeit vor seiner Einleitung in den geschlossenen Raum erneut eine vorgegebene Menge des an-
deren in der Flüssigkeit löslichen Gases gelöst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Endgehalt des auszutreibenden Gases in der abgeführten Flüssigkeit bestimmt
und die Flüssigkeitsmenge im abgezweigten Teilstrom in Abhängigkeit von diesem Endgehalt gesteuert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des imprägnierenden Gases
zur Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Endgehalt des auszutreibenden Gases gesteuert wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Einrichtung zur Vakuumentgasung, die einen Entgasungsbehälter aufweist, in den an der Oberseite eine an
eine Vakuumpumpe angeschlossene Unterdruckleitung einmündet und der einen Einlaß und einen Auslaß für die zu entgasende Flüssigkeit aufweist, wobei
vor dem Einlaß ein Injektor angeordnet ist, dessen
Treibdüse an die Flüssigkeitszuleitung und dessen Unterdruckkammer an eine Gasquelle angeschlossen ist und zwischen das Mischrohr des Injektors
und den Einlaß des Behälters ein die Lösung des Gases in der Flüssigkeit unterstützendes Leitungsstück eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Leitungsstück (33) zwischen Injektor (32) und Einlaß (35) unmittelbar vor dem Einlaß eine Drosseleinrichtung (34) angeordnet ist und sich an die Einrichtung zur Vakuumentgasung eine Einrichtung zur
Durchführung einer Druckwäsche anschließt mit einer Waschsäule (48), deren Innenraum an eine
Druckgasquelle (45) anschließbar ist und die einen Einlaß (53) und einen Auslaß (51) aufweist, wobei vor
dsm EiniaS (53) ein Injektor (43) angeordnet ist, dessen Treibdüse an den Auslaß (36) des vorhergehenden Entgasungsbehälters (31) und dessen Unterdruckkammer an eine Gasquelle (45) angeschlossen
ist
11. Vorrichtung nach Anspruch JO, dadurch gekennzeichnet, da2 die Drosseleinrichtung (34) einen
veränderbaren Durchtrittsquerschnitt aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück zwischen Injektor (32) und Einlaß (35) einen mit mehrfachen Krümmungen versehenen Abschnitt aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsbehälter so ausgebildet und angeordnet ist, daß seine
Ausdehnung in der Breite größer ist als seine Höhe.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsbehälter als zweiteilige Entgasungtyiule (31) ausgebildet ist mit einem Unterteil (31öjt in dessen zylinderförmig ausgebildeten Innenraum der Einlaß (35) im
wesentlichen tangential zur Mantelfläche einmündet und einem Oberteil (3IaJi in dessen Innenraum an
der Oberseite die Unterdruckleitung (30) einmündet und in dessen unterem Bereich der Auslaß (36) angeordnet ist, wobei die Verbindung zwischen Unterteil
(31 ty und Oberteil (31a; als Überlauftrichter (22) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21a, 216,2IcJzUr Einstellung und Regelung des Flüssigkeitsstandes im Oberteil (3ia)der Entgasungssäule (31) auf ein vorgegebenes Niveau.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Niveau unterhalb des Auslaufrandes des Überlauftrichters (22)
liegt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis
16, gekennzeichnet durch eine ansteuerbare Drosseleinrichtung (34) vor dem Einlaß (35) des Entgasungsbehälters (31) und eine Einrichtung zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr durch die Drosseleinrichtung in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsabfuhr.
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Vakuumentgasung mindestens zwei Entgasungsbehälter aufweist, wobei der Auslaß eines vorhergehenden Entgasungsbehälters jeweils an
3 4
den Einlaß des nachfolgenden Entgasungsbehälters Kohlendioxids stabil in Lösung zu bleiben, sehr stark
angeschlossen ist und mindestens einem der Entga- vom Sauerstoffgehalt des Wassers abhängig ist Es be-
sungsbehälter Einrichtungen nach einem der An- steht daher ein starkes Bedürfnis, Wasser herzustellen,
sprüche 10 bis 17 zugeordnet sind dessen Restgehalt an gelöstem Sauerstoff 0,1 mg/Kg
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 5 H2O und weniger beträgt.
18, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschsäule (48) Derartige Werte sind aber auch mi t dem letztgenann-
zweiteilig aufgebaut ist mit einem Unterteil (486Jt in ten bekannten Verfahren nicht erreichbar,
dessen Innenraum der Einlaß (53) einmündet und Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den
einem Oberteil (48a/ dessen Innenraum an der Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentan-
Oberseite mit der Druckgasquelle (45) verbunden ist 10 Spruchs 1.
und in dessen unterem Bereich der Auslaß (51) ange- Die zu lösende Aufgabe bestand darin, ein derartiges
ordnet ist, wobei die Verbindung zwischen Unterteil Verfahren so weiterzubilden, daß mit geringem appara-(48£^ und Oberteil (48a^ als Überlauftrichter (49) tivem Aufwand und geringem Energie- und Rohstoffausgebildet ist verbrauch ein sehr niedriger Restgehalt des in der Flüs-
15 sigkeit gelösten Gases, insbesondere ein niedriger Rest-
gehalt von in Wasser gelöstem Sauerstoff, erzielt werden kann.
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|---|---|---|---|
| DE19813143459 DE3143459C2 (de) | 1981-11-03 | 1981-11-03 | Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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| DE3143459A1 DE3143459A1 (de) | 1983-05-11 |
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| DE19813143459 Expired DE3143459C2 (de) | 1981-11-03 | 1981-11-03 | Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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| DE (1) | DE3143459C2 (de) |
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