DE1442765A1 - Waermebehandlung von geloeste Feststoffe enthaltenden Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Anlag· Aktwixtldwi

«r B»gab· vom Harn» ά. Arm. EÖJBUnd Andr*W JOSCph MlOZ

17 Harrison Street Stoneham, Massachusetts U. S. A.

Wärmebehandlung von gelöste Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten·

Die Erfindung betrifft allgemein die Wärmebehandlung von Flüssigkeiten, die gelöste Feststoffe enthalten» deren Löslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Umwandlung von See» und Brackwasser in Frischwasser und die Behandlung von natürlichen und industriellen Abfällen, um eine wirtschaftliche Wiederverwertung des Lösungsmittels zu ermöglichen (das in den meisten Füllen Wasser ist, das sonst in seiner verunreinigten Form zur Verunreinigung der Gewässer beitragen würde), während gleichzeitig die Aufbereitung von Nebenprodukten vereinfacht wird·

Eng verbunden mit der Rückgewinnung des Lösungsmittelanteils aus den verschmutzten Wasserquellen ist das Problem der Behandlung der Niederschläge aus den gelösten Stoffen, insbesondere jener Salze, die sich unter Bildung von V/asserstein niederschlagen, wenn die Temperatur der Lösung beim Ausführen der Trennung des Lösungsmittels von den gelösten Stoffen bei der Verflüchtigung und anschließenden Wiedergewinnung des Lösjiungsniittele aus der Lösung erhöht wird·

Bis jetzt bestand eine allgemeine Annäherung an dieses Problem

darin» «ine Trennung innerhalb derjenigen Grenzen der LBeliohkelt de· zu IUsenden Stoffes in den Lösungsmittel zu bewirken, wo die Tendenz zur Ablagerung der Wasserstein bildenden Stoffe durch die durch das besondere Lösungsmittel gegebenen Sättigungsbedingungen begrenzt war· Eine weitere Annäherung an dieses Problem bestand darin, überreichlich Fliehe zur Verfügung zu stellen, auf der eine Wasserstelnbildung vor sich gehen sollte, und dieser Vorgang wurde später zur Entfernung des Wassersteins unterbrochen· Beider Möglichkeiten sind von Natur aus unzureichend·

Hach vorliegender Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von aufgelöste Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten vorgeschlagen, deren Löslichkeit mit steigender Temperatur abnimmt, zur Vorbereitung einer weiteren Wärmebehandlung zur Trennung des flüssigen Lösungsmittels von den Feststoffen, wozu die Flüssigkeit mit in diesen gelösten Feststoffen weniger konzentrierter Flüssigkeit verdünnt wird. _

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird ein Strom von unreiner Speiseflüssigkeit in eine Kammer geleitet, in der die Flüssigkeit in unmittelbare Berührung mit einem Heißgasstrom gebracht wird, wodurch ein Teil der Flüssigkeit verdampft und die Temperatur des Gases herabgesetzt wird, und der Feuchtigkeitsgehalt des abgekühlten Gases wird über den Feuchtigkeitsgehalt des heißen Gases erhöht, das dampfhaltige Gas wird in eine zweite Kammer geleitet₅ in der es mit zusätzlicher verunreinigter Flüssigkeit bei einer Temperatur in Berührung gebracht wird* die unter der Temperatur des in die

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zweite Kammer eintretenden Oases liegt, so daß die dort eingeführte Flüssigkeit erhitzt und gleichzeitig die Verunreinigungen der in die zweite Kammer eingeleiteten Flüssigkeit mit dem kondensierenden Anteil des Dampfgehaltes des eingeführten Oases versetzt werden und die verdünnte,erhitzte,verunreinigte Flüssigkeit der zweiten Kammer für weitere Wäraebehandlungsvorglngs zur Verfügung gestellt wird· Selbstverständlich 1st es nicht erforderlich, zur Speisung der beiden Vorbehandlungskammern verunreinigte Flüssigkeit aus der gleichen Quelle zu verwenden. Obgleich es vollständig Innerhalb des Bereiches die-Mr Erfindung liegt, die gleiche Flüssigkeit bei beiden Vorwarmungskammern zu verwenden, können eine oder mehrere solcher verunreinigter Flüssigkeiten alt Vorteil in einer oder beiden Vorerwärmungskamrnera verwendet werden. Welter liegt es im Rahmmn dieser Erfindung, bei Vakuum zu arbeiten, bei Atmospharendruek su arbeiten oder bei Drucken su arbeiten, die über Atmospharendruck liegen.

Wlhrend es bei an^fenglicher Betrachtung des Verfahrens nach mlvaer Erfindung so aussehen mag, dafl zum Erreichen des er- «mmaemten Ergebnisses ein Rückschritt gemacht worden 1st« ergibt eine sorgfältige Betrachtung der hler enthaltenen Leare mmTvormteehenden Vorteile der gleichzeitigen Verdünnung Erwärmung der verunreinigten Flüssigkeit sat rtJae vor der weiteres Wärmebehandlung zum Zwecke der Entfernung des gelOstei und des Löswngsmittelanteilea einer verunreinigten Flüssigkeit. Da der erste Schritt bei der Ausführung des Verfahrene in einer Kammer vor sieh geht, in der eine unmittelbare Berührung der Flüssigkeit mit des Erwlrmungsaedlusi stattfindet und da die

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Kammer vorzugsweise ohne wesentliche Oberfliehe konstruiert ist« auf der eine Wassersteinbildung stattfinden kann» ist es möglich und in vielen Fällen wünschenswert, die Verdampfung der verunreinigten Flüssigkeit bei einer Temperatur durchzuführen, die Über derjenigen liegt, bei der gemäß den bekannten Lösliohkeitedaten der gelüste Stoff ausfällen würde. £s ist jedoch auch möglich und ein genau erfassbarer Vorteil wird erzielt, gleichgültig, ob die anfängliche Behandlung der Flüsigkeit zur Bildung eines Konzentrates führt oder nicht, das den gelüsten Stoff in ausreichender Menge enthält, um ein Ausfällen des gelösten Stoffes zu gewährleisten· Der wirkliche Vorteil des Verfahrens ergibt sich Jedoch dann, wenn die aus der Berührung der Flüssigkeit und des Erwärmungemediums in der ersten Kammer entstehenden Dämpfe in der zweiten Kammer kondensiert werden, um die in die zweite Kammer ein geführte verunreinigte Flüssigkeit zu verdünnen.

Durch diese Verdünnung der verunreinigten Flüssigkeit in der zweiten Kammer wird es möglich, eine spätere Wärmebehandlung der Flüssigkeit bei Temperaturen auszuführen, die weit über denjenigen liegen, die dann möglich wären, wenn die Mutterflüssigkeit der Wärmebehandlung ohne Verdünnung ausgesetzt worden wäre. Da weiter der das Verdünnungsmittel enthaltende Ausflufi, wobei das Verdünnungsmittel bei der anfänglichen Berührung der Flüssigkeit mit dem Aufwärmmedium entsteht, als Zusatz dem Lßeungsmittelanteil der als Speisemittel für die folgende Wärmebehandlung verwendeten Flüssigkeit zugesetzt wird, kann das Speisemittel durch die zugeführt« Wärme verbessert werden, die als Ergebnis seiner Verbindung mit dem -"■■■'-"'" ' 90 9 8 1 U/ Ü 6 S 5

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Lösungsmittel und dessen Träger verfügbar wird·

Ein weiterer Torteil 1st natürlich derjenige, da· der bei« Verfahren nach der Erfindung angewendete Verdünnungeeffekt das Srslelen grOferer Ausbeuten an lösungsmittel aus eine« gegebenen Durchsatz von verunreinigter Flüssigkeit In de« sieh ansQhlleSenden Wärmebehandlungsapparat erlelottert.

Wahrend es In ersten Augenblick wünschenswerter erseheinen nag, die aus dem ersten Kontaktgeber In der Anlage austretende Flüssigkeit einem Kondensor zuzuleiten und dadurch das ge* reinigte Wasser su entfernen, wurde gefunden, daß dies nicht die zweckmäßigste Verwendung des aus dem ersten Kontaktgeber austretenden Dampfes 1st» Diese Dampfe werden daher dazu verwandt, die spater zu verdampfende Roh-Flüsslgkeit su verdünnen, die gleichzeitig erwänst wird· Vorzugswelse wird weiter die Menge der in den zweiten Kontaktgeber eingeführten Roh-Flüsslgkelt in Abhängigkeit von dem Volumen und der Temperatur der aus dem ersten Kontaktgeber austretenden Dämpfe geregelt, so dafi die Temperatur der Flüssigkeit in dem swelten Kontaktgeber etwa auf Siedetemperatur (bei Atmosphärendruok) oder auf einen etwas tieferen Wert gebracht wird. Auf diese Welse wird die Temperatur der zu verdampfenden Roh-Flüssigkelt auf einen Wert gerade etwas unter der Verdampfungstemperatur oder auf die Verdampfungstemperatur selbst gJioben. um diese Verdampfung zu bewerkstelligen, ist es natürlich üblieh, genügend Wärme zuzuführen, um die Anforderungen an latenter kanne der in der sich anschließenden Vorrichtung su verdampf enden Flüssigkeit su befriedigen. Soweit jedoch die aus dem er-

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sten Kontaktgeber in den Verfahren austretenden Kondensatdämpfe betroffen sind, ist kein Kondensor erforderlich« der gröfle Mengen Kühlflüssigkeit und eine beträchtliche Oberfläche erfordert» an der die Kondensation der aus dem ersten Reaktor austretenden Dämpfe stattfinden kann. Anstelle des Brfordemisses eines solchen Kondensors» steigern die aus dea ersten Kontaktgeber austretenden und in die unter Umständen zu verdampfende Ron-Flüssigkeit eintretenden Dämpfe während der Kondensation die Temperatur der Ron-Flüssigkeit und verdünnen die Roh-FlUssigkelt mit Lösungsmittel. Dies ermöglicht dementsprechend, daß der sich ansohlieBende Wärmebehandlungsapparat mit Temperaturen betrieben werden kann» die wesentlich Über denjenigen Temperaturen liegen» die dann möglich gewesen wären» wenn die Roh-Flüesigkeit allein unmittelbar in diese Vorrichtung geleitet worden wäre. Weiter wird das Gas im Gegensatz zu den aus dem ersten Kontaktgeber austretenden kondenslerbaren Dampffraktionen und zusätzlich zu den aus dem ersten Kontaktgeber austretenden kondenslerbaren Dampffraktionen zum Anheben der Temperatur des in den zweiten Kontaktgeber eingeführten Roh-Materials verwendet» anstatt dafi in einem Kondensor-Kühler zum Kühlen dieser Gases' als auch der Dämpfe sehr beträchtliche Oberflächen erforderlich wären» denn» falls die Gase nicht gekühlt würden» wären die Dämpfe weder kalt noch würden sie kondensiert werden.

Zu weiteren Einzelheiten sei auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen. Dabei ist ι

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Fig· 1 «in die Konzentration des Kesselstelnbildners zeigendes Schaubild» die entweder In Prozent de» Kesselstelnblldnera In einer gegebenen Lösung oder In Oewichtsteilen dea Kesseleteinbildners pro Einheit der Lösung angegeben werden kann. Die Konzentration wird bei einer salzigen Lösung, wie z. B. Kaliumsulfat In Seewasser, duroh schwankende Temperatur beeinflußt.

Fig. 2 ein die Grundlagen dleeer Erfindung erläuterndes Fliefischaublld.

Flg. 3 ein schematisches Flleß-Sohaubild, das ein bevorzugtes Verfahren zum Erwärmen und Verdünnen eines Flüssigkeit»· Stroms bei über Atmosphärendruck liegenden Drucken zeigt·

Da «le Anwendung der Erfindung nicht auf die Umwandlung von Seewasser oder Brackwasser in gereinigtes Wasser beschrankt ist, 1st die Erhebung der Kurve« wie sie in Flg. 1 dargestellt 1st« verallgemeinert· da das erfaßte Prinzip und die Anwendung diese· Prinzips allgemeiner ist, als die la Folgenden unter Bezug auf eine bevorzugte Ausführung zur Ausübung der Erfindung gegebene spezielle Beschreibung.

Gemäß der Zeichnung und Insbesondere in Fig. 1 stellt die Kurve MiP die typische Sättigungekonzentration von Kalsiuasulfat bei versahletfiien Temperaturen zwischen Raumtemperatur von etwa 13° und Sättigungstemperatur am atmosphärischen Siedepunkt

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d. h, 100°, dar« Der gebrochene Abschnitt Jenseits F auf der Kurve HNPH und R stellt sine Extrapolation der Kurve in das Gebiet dar» für das veröffentlichte Daten i&icht erhältlich sind· Die Bedeutung der Punkt P und R auf der Kurve NNPR ist jedoch, daß der Punkt P die Temperatur t₈ festlegt, bei der das in der Lösung vorhanden® Kalziumsulfat beginnt auszufällen, und der Punkt H stellt die höhere Temperatur t_f dar» bei der das in der verdünnten Lösung vorhandene Kalziumsulfat, das durch e„ versinnbildlicht wird, beginnt ,aus der lib sung auszufällen.

Da das Ausfällen eine Funktion der Haftung des Niederschlages an der Warnfläche 1st, erfolgt das Ausfällen Is allgemeinen bei leicht höheren Temperaturen und Konzentrationen des gelüsten Stoffes in der Lösung als es durch die Kurve MNPR angegeben wird. Die Kurve N¹P¹VW wird als eine la wesentlichen parallele Kurve dargestellt, um «in Ausfallen von !Calciumsulfat aus der Lösung in Rechnung su stellen. Diese Kurve würde die Bedingungen darstellen, die in einer gegebenen Vorrichtung erreicht werden. Aus dieser Kurve erkennt oan, dafl die anfangs auftretende Ausfällung, wie sie für das ursprünglich in Seewasser vorhandene Kalsluasiirat duroh o_e dargestellt wird, bei einer wesentlich höheren Temperatur als der Ausfall-Temperatur t_a von t_ai stattfindet. Auf Inliehe Weise wird verdünntes Seewasser, dessen Konzentration an Kaliumsulfat durch c_f dargestellt wird, eher am Punkt W bei der Temperatur t_f« als an dem duroh t_f bestimmten Punkt R eine Ausfällung ergeben. Sine weitere im Zusammenhang mit diesen Kurven gemachte Beobachtung ist diejenige, daß man für eine gegebene Temperatur oder Sättl-

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gungstemperatur de« in der Seewasserlösung der Temperatur t_m vorhandenen Kaliumsulfat β eine höhere Konzentration zulassen kann» wie sie am Punkt F* duroh O₀ dargestellt wird, bevor ein Ausfallen auftritt· Als Ergebnis dieser Überlegungen in bezug auf das Ausfällen und die Anwendung höherer Temperaturen bei der Entfernung des Wassers oder des Lösungsmittelanteiles des Seewassers aus der Kaliumsulfat enthaltenden Lösung» erkennt man» daft bei verdünnte» Seewasser ein Merkbarer Vorteil auftritt.

unter Anwendung dieses durch diese Kurven erläuterten Prinzipes auf das Verfahren dieser Erfindung wird nun zuerst auf Flg. 2 Bezug genommen, in der das Verfahren in seiner elementarsten Form dargestellt wird und in der die zu verdampfende Roh-Plüaslgkeit zuerst mit dem Lösungsmittel verdünnt wird und dann während der Verdünnung zur weiteren Wärmebehandlung erwärmt wird, um unter Umständen den Lösungsmittelanteil der Roh-Flüsslgkelt zu trennen und wiederzugewinnen. In der hler vorgenommenen Anwendung bezeichnet das Wort "Lösungsmittel*¹ diejenige Komponente des Systems, die in größeren» Anteil vorhanden 1st, Im Fall von Seewasser wird auf das Wasser Bezug genommen, das frei von den als Lösungsmittel enthaltenen Salzen 1st. Wenn das Wasser in anderen Formen, wie als Brackwasser z. B. für die Roh-Flüssigkeit verwendet wird, wird auf das von seinen Verunreinigenden Substanzen freie Wasser Bezug genommen, die in der ,Lösung vorhanden sein können oder nicht, abhängig von den das Wasser selbst beeinflussenden Umständen.

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Di· Roh-Fltissigkeit wird über dl· Leitung 10 In «inen Kontaktgeber 12 eingeführt und vorzugsweise fein verteilt« indes sie in den Kontaktgeber gesprüht wird· Dies wird durch das Bexugszeichen 14 angedeutet« das zur Bezeichnung des Sprllhnebels in de» Kontaktgeber verwendet wird. Mach der Darstellung entsteht die Roh-FlfSssigkeit in der Leitung 16 und ein Teil dieser Flüssigkeit wird über das Ventil l8 in die Leitung 10 abgeneigt. Xn den Kontaktgeber 12 wird die Roh-Flüssigkeit in einen St roe heilen Gases gegeben» der über eine Leitung 20 in den Kontaktgeber 12 eingeführt wird. Die Oase« die die von einem Flaauarohr abstreitenden heifien Abgase sein können oder andere für diesen Zweck erhitzte Oase« treten durch den Kontaktgeber durch und verdampfen einen Teil der in den Kontaktgeber 12 eingeführten Flüssigkeit» indem sie unmittelbar auf die durch den Kontaktgeber durchstrumende Flüssigkeit einwirken* Es ist darauf hinzuweisen» daS zum Wärmeaustausch zwischen der Flüssigkeit und den dies© berührenden Oasen in dem Kontaktgeber 12 keine besonderen Flächen vorhanden sein müssen. Es ist weiter zu vermerken« daß die Gase nicht die gesamte eingeführte Flüssigkeit verdampfen müssen» sondern dag ein Teil der Flüssigkeit im Boden des Kontaktgebers 12 angesammelt werden kann» wo sie durch das Bezugs ze lohen 22 erfaßt v<lrd. Die Ableitung der überschüssigen Flüssigkeit erfolgt über die Leitung 24 und das Ventil 26.

Die Temperatur des durch die Leitung 20 eingeführten Gases sollte vorzugsweise den Siedepunkt des Lösungsmittelanteiles der eingeführten Flüssigkeit übersteigen· Es können jedoch auch Oase mit niedrigerer Temperatur 3ngewrend®t ».-erden» so»

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lang« «rl· «terra Temperatur mindesten* gleich der Temperatur der la den Kontaktgeb«r eingeführten Flüssigkeit let.

Dl· d«n Kontaktgeber durchlaufendem Gas« nehmen wänrend Ihres Durohgang·* an Feuchtigkeitsgehalt zn und treten über die Leitang 28 In einen Flüsslgkelts-Dampfscheider, der durch das Bezugaselenen 30 kenntlich gemacht ist, Xn den Scheider wird Jegliches mitgezogene Material aus der Gasströmung entfernt und «V>r eine Leitung 32 in den Kontaktgeber 12 zurückgeführt, au· da« ·· lb«r dl· Leitung 24 abgenommen wird. Die mit Feuchtigkeit beladenen Oase treten über die Leitung 34 in einen zweiten Kontaktgeber 36 ein. Auch in den Kontaktgeber 36 wird «leltzllohe Flüsigkeit über Bprühdüsen 38 eingeführt« die oberhalb des Qaseinlasses 34 angeordnet sein können. Die über dl· Düsen 38 eingeführte Flüssigkeit wirkt auch unmittelbar auf den dureh den Kontaktgeber % durchtretenden Gaset roe ein. Xb diese« Kontaktgeber ist e» Jedoch wichtig· daS die Temperatur der über dl· SprtthdUsen 38 eingerührten Flüssigkeit unter d«r Temperatur de* über die Leitung 2* eingeführten feuchten Oases liegt· Dl· *uf diese Welse In den Kontaktgeber % eingeführte, verdünnte und erhitzte Flüssigkeit stellt die sieh anseklielend» Vorrichtung zur LösungamittelYerdampfung dar_v mit dem Flüssigkeitsbedarf jener Torriohtung.

Dl· durch den Kontakteeber J6 nach oben steigenden Oase geben ihre Vlrae und ihren Feuchtigkeitsgehalt an die durch die fiprühdttsen JB eintretende Flüssigkeit ab und werden von dem Kontakteeber 36 über die Leitung 42 abgeführt, durch die sie in den Flttesigkeite-Dampfscheider 44 geleitet werden, von den

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die Oase über dl« Leituag 46 abgeführt werde»,«** s&t Material wird Ober die leitung 48 in den Kontaktgeber zurück« gefflhrt.

Ab Boden des Kontaktgeber· J6 bildet sieh eine Flüssigkeitsreserve, die duroh eis* Pumpe 50 abgeführt wird« welehe die Flüssigkeit in die sieh an»ehllei«ade Verdampfuagsanlage 52 Htr das flüssige Löe«ftgld.ttel leitet.

Obgleich Mittel g\eigt worden »lnd, üb die gleiehe Roh-Fltteeig. keit in den Kontaktgeber 12 und den Xontaktgeber 36 su leiten« iet ee eftglion, in dieee beiden Kontaktgeber «it Hilfe des ▼entile· l8 und des Ventile· 54 verschiedene Flüssigkeiten elnsufuhren. Sollte für den Korntaktgeber 12 eine andere Flü·- slgkelt wtnsehemswert sein, wird das Ventil 18 geschlossen und das Ventil 54, das su der Quelle der gewünschten Flüssigkeit fuhrt, würde geöffnet, daait die für den Kontaktgeber 12 erwünschte Flüssigkeit eingeführt werden kann. Ks su· nooh darauf hingewiesen werden« dal» obwohl angegeben wurde, dal es nicht nötig ist, in den Kontaktgebern 12 und 36 wlrae-Austauschfliehen vonusehen, es nOglloh 1st, solohe Fliehen als Bodenglooken oder dergleichen vorzusehen, ohne dabei von dea Frinslp und den umfang der Erfindung merklich abxuweichen.

WKhrend swel Kontaktgeber geseigt worden^ sind, ua den Orundgedanken der Verdünnung der epelseflüeslglcelt von der anfing* liehen Konsentration c_e , wie es in Flg. 1 gezeigt wird, euf C^, wie ·■ in Fig. 1 gezeigt wird, zu erläutern, werden Fachleute erkennen, dal, falls die au· der Leitung 46 austretenden

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Oase KUftltxlieh* wiederverwendbare Wire· und Feuchtigkeit auf· w«is·** «s wünschenswert »«in kann, in di· Torrlohtung «in«n weiteren awl Kontaktgeber 36 Ihaliohen Kontaktgeber einzubauen, um aus Am ewMB zusätzlich Wäre· und Feuchtigkeit absuführen, - aa dieser susltillche Kontaktgeber der is Vorstehenden beschriebenen Prmxi· der Erfindung entsprechen würde.

Man erkennt natürlich, daß es bei Verwendung ein·· solchen Kontaktgebers möglich wäre, entweder di· Roh-Flüsslgkeit oder jede Flüssigkeit, wie die Speiseflüssigkeit, einen solchen Kontaktgeber zuzuführen. Oder die war»*, verdünnte Flüssigkeit ▼on diese* IContaktgeber würde als Speiseflüssigkeit für einen vorhersehenden Kontakt geber, wie 2. B. den Kontakt geber 36* verwendet, würde aber nicht in den Kontaktgeber 12 zurüekg·« leitet. Eb ist natürlich der Zweek dieser Vorrichtung» nicht nur die Konzentration des gelöst en Stoffes in der Rohflüssigkeit zu verdünnen, sondern auch die Temperatur der auf diese Weise verdünnten Flüssigkeit zu steigern, was ein entsoheid««- der, durch die Praxis dieser Erfindung erzielbarer lusltzlioher Wert faktor ist, der über den durch die Verdünnung der Flüssig· keit allein ersielbaren Vorteil hinaus geht, natürlich werden Fachleute anerkennen, dai es erwünscht ist, di· bei den folgenden WIraebehandlungsvorgtegen zu verwendend· SpeiseflÜssigkeit auf di· hBcnste Temperatur zu erhitzen, dl· eit der Dar··· führung einer wirksamen Verflüchtigung des Lösungsmittels übereinstimmt. Nan erkennt welter, da· man in des Kontaktgeber 12 einen Vorteil erzielen kann, indem man dl· Flüssigkeit unmittelbar alt dea helAen (Mis in Berührung bringt und aan dan» •inen Teil des Wärmewertes des Oases die··« tntnehmen und des-

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sen Feuchtigkeit »gehalt steigern kann« so daS man in der »ich. anschließenden, hier Mit % bezifferten Vorrichtung zusätzSohe Speiseflüssigkeit erwärmen und verdünnen kann. In der Anwendung der Erfindung wird der sich aus der entnommenen Wärme ergebend· Hutzen ohne die Notwendigkeit der Anwendung von Kondensationsflachen wirkungsvoll verwirklicht· Das heiBt, man erhllt die Flüssigkeit als Verdünnungsmittel fUr den Rohstoff ohne den Zwang, in die Anlage eine Kondensatlonsfläohe einzusetzen. Mit diesen Verfahren vermeidet man Flächen, die sonst andere Komponenten in der Vorrichtung als Folge eines Niederschlages nachteilig beeinflussen wtlrden. An Statt der Anwendung solcher Fliehen wird die Feuchtigkeit alt der Roh-Fltisslgkelt in weitere Berührung gebracht, so dai diese während ihrer Erwärmung verdünnt wird und die Roh-Flüssig» keit damit für ihre weitere Anwendung in dem sich anschließendem Wärmebehandlungsappara)it vorteilhaft ausgenutzt wird.

Während im Vorstehenden die Erfindung .soweit im Hinblick auf eine ihrer hauptsächlichen Anwendungeformen im Zusammenhang mit der Wiedergewinnung von Wärme beschrieben wurde, und zwar mit der Wiedergewinnung aas Wärmequellen, die sonst als Verlustwärme angesehen werden müiten, ist die Erfindung in ihrer Anwendung nicht hierauf beschränkt, denn sie kann auch zur Gewinnung zusätzlicher Antriebskraft für die eventuelle Verflüchtigung des Lösungsmittels aus der Lösung angewendet werden« Einer der hauptsächlictmWege zur Erzielen dieses Ergebnisses lagt daxin« den anfänglichen Schritt der Entfernung des Lösungsmittels aus der Lösung unter höheren Druokbedlngungen auszufahren als sie im allgemeinen im Zusammengiiang mit den

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in Pig« 2 gezeigten Z«l«bAMag«n angewendet würden. Di· Orundlagea» die Wi Anweaduag you höheres Betriebsdrücken vorliege*«

sind la wesentlichen alt den vorstehend beschriebenen identisch* ■ aber die angewendete Vorrichtung wflrde etwas verschieden sein«

was die Einführung der Wir«· betrifft« die tue Anhaben der Vas- »eratur oder Antriebskraft auf den gewünschten Wert erforder· lieht let, und dia s«r Aufsah«· de· Materials und de· Verfahrens notwendige Vorrichtung. Zu eine« besseren Veratindaia dieser einen bevorzugten Au·führung· for« wird nun auf Pig. 3 Β·· sag

In Pig. 3 wird dia lloh-Plttaaigkeit ttber eine Leitung 10a in den Xantalctgeber 12a alt Sprühdüeen eingefOhrt, w«leha dia Pltaaigkeit in die Pom «ine· 8f>rtthnebela l*a unterteilen) eine Puape 11 liegt in der Leitung 10a, ua in der Leitunf 10a den notwendigen positiven Druok aufreohtsuerhalten] die nail·« Oeee werden über die Leitung 20a in den Kontaktgeber 12a eingeführt· Za diesen Fall werden die Oase unter Druok erseugt und da· bevorzugte Verfahren sua Zuführen der für den Kontaktgeber 12a erforderliahen hellen Oaae liegt darin« dai »ine für •tatloftlren Betrieb abgewandelt« Flugseug-Dttsvnturbln· elngeaetst wird, in welcher der Brennstoff 73 in einer Xajsaer 70 svm Antrieb einer daeturbine 72 verbrannt wird» die ihrerseits einen Ltiftkoapraaaar 7k antreibt, ua Druckluft 71 der Anlage suxufunren* wobei die auatretenden Verbrennungsgas· wesentll* ehe Mengen ttberaohttaaigar Luft enthalten. Die·· Oa·· werden •inaa Maehvarbrewnungaabaohnitt 96 xugeftthrt, in den sualtsll· eher Treibstoff eingeführt und sur Erseugung helferer Oase verbrannt wird, die überschüssige Luft nur nooh in geringerer

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Menge enthalt·». Dl··· aase stehen dann unter Druek* der Inner» halb von weiten Betrlebtgrenzen gesteuert werden lotast» wie auoh die Temperatur der Oase Innerhalb breiter Bereiche steuerbar ■ 1st. Mit dieser Anlage kann aas alt Temperaturen in der Orölenordnung von sogar 1.650° C und einem Druok von 45 kg aehr oder weniger, abhängig von den Anforderniesen« erzeugt werden. Diese aase werden Über die Leitung 20a in den Kontaktgeber geleitet, in dem sie die Ober die Leitung 10a zugeführte Flüssig· kelt berdhren. Die noch unter Druok stehenden Oase* die aber

Infolge der aus dem FlUsslgkeltesprUhnebel verdampfenden

abgekühlt sind, Feuchtigkeit, auf den sie in des Kontakt gebe r t re ff en,/ gelan* gen über eine Leitung 23a in einen Flüssigkeits-Dampfscheider 30a. Die Flüssigkeit, die in den Kontaktgeber 12a eingeführt wird, wird BiIt einer solohen Geschwindigkeit eingeführt, daft sloh in Bodenabsohnitt des Kontaktgebers 12a Flüssigkeit aufbaut. Dieser Flüssigkeitsaufbau wird durch das Bezugszeichen 22a kenntlich gemacht. Die sich in dem Kontakt geber 12a aufbauende^ überschüssige Flüssigkeit wird über eine Leitung 24a über ein Ventil 26a mit einer Pegelsteuerung abgezogen, die so voreingestellt 1st, daß in dem Kontaktgeber 12a ein gegebener Flüssigkeitsspiegel aufrecht erhalten wird. Die Pegelsteuerung 8o wirkt auf eine Fachleuten bekannte Art und es ist ihre Aufgabe, die Flüssigkeit in dem Kontakt geber 12a auf einer gewünschten Höhe eu halten, so dafi die heißen Verbrennungsgase aus der Leitung 20a^den Kontaktgeber nicht über diesen Wege' verlassen können. Indem die Menge der über die Leitung 10a eingeführten Flüssigkeit und die Menge der Wärme, die über die beiden Verbrennungsgase der Leitung 30a zugeführt wird, eingestellt werden, IKSt sich die Konzentration der den Kontaktgeber

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12a über die leitung 2% a verlassenden Flüssigkeit steuern. Bei einigen Anwendungen wird diese konzentrierte Flüssigkeit . Wertstoff· wie lebenprodukte enthalten, die die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens merkbar heraufsetzen·

Obgleich die über die Leitung 10a eingeführte Lösung ausreichend gelüste Stoffe enthalten kann, die bei dem Entfernen des LBsungsalttels, was in dem Kontaktgeber 12a vor sloh geht» zu einem Ausfallen des gelüsten Stoffes führen kann, ergeben sloh keine Ausfillungssohwlerlgkelten, da die Konzentrierung im wesentlichen in Abwesenheit von Wlrmefliehen vor sloh geht· Jede sich in den Reaktor 12a bildendes? Ausfällung kann kontl* nulerlloh mit dem Konzentrat über die Leitung S*a abgeführt werden·

In dem Separator 30a wird jldes mitgenommene Gut abgenommen und lauft über die Leitung 32a in den Kontaktgeber 12a zurück.

Die aus dem Separator 30a austretenden Oase stehen immer nooh unter einem positiv«! Druck und gelangen über die Leitung 3*s in einen zweiten Kontaktgeber 36a. In diesem Kontakt geber wer» den die In diesen eingeführten Gase weiter mit Flüssigkeit abgebraust, die für die weitere WIrmebehandlung verdünnt und4rwirmt werden mul· In der Zeichnung sind drei voneinander getrennte Funkte eingezeichnet, an denen die Flüssigkeit in den Kontaktgeber 36a eingeleitet wird. Eine dieser Leitungen trlgt das Bezugszelohen 52, da sie die aus dem Kontakt geber 36 von Fig. 2 austretende Flüssigkeit aufnehmen kann. Dies ist Jetoeh fakultativ. Die anderen Leitungen können Flüssigkeit enthalte«,

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die auf «in· Zwlsohenteaperatur erwaret warden ist« und «in« weitere Leitung kann kalt« Boh-Flttssigkeit enthalten. Di·»· Leitungen sind «it den Besugszeiohen 52a¹ und 52a¹ * bezeichnet

Vcm Boden des Kontaktgebers 36a wird unter Druck verdünnte» erwamte Flüssigkeit abgeführt, die sieh nur ansehlleBenden WariMbabJtadliing eignet» Sine Pegelsteuerung S2a* regelt das öffnen und Schliefen des Ventile» 26»", das in der Leitung 24** liegt und die Strömung der Flüssigkeit aus dem Kontaktgetier 36a reguliert· Sie oben aus dea Koataktgefoer 36a abgenoerane Flüssigkeit läuft über eine Leitung 28a* in einen Separator 30** und Jeder in der Uberkopfflüssigkeit enthaltene Feuefetigkeitsrest wird in diesen abgetrennt und ISuft über die Leitung 32*' in den Kontaktgeber 36a zurUok· Bin ü&ekdruekventil 84a steuert die Geschwindigkeit der Oasabgabe und reguliert den Druok der von dea Separator 20a* ausgehenden Leitung 34a* und steuert den Druok der Anlage geaäfl allgemein bekannte» Biehtlinlen. Man wird an dieser Stelle erkennen, daß das Verfahren insoweit abgewandelt werden kann» indea die Flüssigkeit und das Oas durch weitere Kontagtgeber geleitet werden« wie dies vorstehend beschrieben wurde· Weiter können die in Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen «it Vorteil in Reihe oder parallel verwendet werden, was von den angetroffenen Verhältnissen abhängt.

Sin weiteres Verständnis der Vorteile, die eich bei der Befolgung 4»r Verwirklichung der Erfindung ergeben« folgt aus den folgenden Beispielen·

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Beispiel 1

Zn den Kontaktgeber 12 werden Über die Leitung 20 Feuergase •Ingeführt, die aus einer Verbrennung von Methan mit 50 % überschüssiger Luft entstehen. Die entstehenden Feuergase haben eine Temperatur von 200°. Ebenso wird in den Kontaktgeber 12 über die Leitung 10 rohes Seewasser mit einer Temperatur von 21° elngesprüht. Die Menge des eingeführten Seewassers wird so eingestellt, daß in dem Kontaktgeber 12 ein Konsentrat 22 entsteht, das 25 Qew.-ji FeststetLe bei einer Temperatur von 100° enthalt. Je 0*635 kg rohes Seewasser, das 3*50 Oew.-Ji vollständig aufgelöster Feststoffe (0,126 % CaSO^) sntt&t, ergibt sich eine Ausbeute von 0*544 kg an frischem, gelöschtem Dampf. Zusätzlich zu diesem Wassergehalt wird Jedoch Wasser durch die Verbrennung des Methan erzeugt, so das jede 0,45 kg Methan - stöchiometriech - 0,998 kg Wasser ergeben. Entsprechend ergeben die Verbrennung von je 1 kg Methan und die Einleitung der von diesem stammenden Feuergase in den Kontaktgeber 12 mit einer Temperatur von 204° und die unmittelbare Berührung dieser Gase mit dem Seewasser, annähend 3*4 kg Wasser für jedes verwendete Kilogramm Methan und je 1,4 kg eingeführtem Seewasser· Dieses Wasser tritt In Dampfform auf bei der Temperatur des Siedepunktes bei Atmosphärendruck von 100° · Dieser Dampf wird über die Leitung 28 in den Separator 30 und von dort in den Kontaktgeber 36 gegeben, wo er auf zusätzliches Seewasser trifft, das in Form der Sprühnebel 38 in den Kontaktgeber 36 geleitet wird. Ungefähr 28*6 kg rohes Seewasser werden für jedes verbrannte Kilogramm Methan zugeführt. Dieses rohe Seewasser hat bei der Zuführung in den Kontakt-

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geber ·1··η Feetstoffgehalt von 3,5 Oew.-jl. Unter Berührung ■it d«n Feuergasen und de« In dleac* enthaltene» «ad duroh di· Leitung 7% suetre«eni«n Daayf wird da· vote Seewaeeer auf einen Feetetoffgehalt von 3.16 aew.-* (0,11* ]f CUW^) ▼•riOnnt, wobti da* Se«w«M«r «In« TMifHimtar van 100* wtlat. Dl···· «nrlmt·« v«rAttsat· 8#§κ«ιμγ Ho wir* In Kontaktg«b«r 36 tngiwilt und kann von di«Ma ftbtr dl· Leitung 49 und dl· Puep· 50 in den alch »η·οη11·1«η4·η behandlungapparat 52 geleitet werden.

Belaplel 2

Methan wird In elnep für «tatlongren Betrieb abgewandelten PlugseugdOaenturbine verbrannt« ·ο da· «in· Verbrennung bei eines Druck von k Ataoejdilrvn ereöglioht wird. Wie ea bei« Betrieb von Maeehinen dieser Art Üblich ist. wird In der Verbrennungekaemer ein LuftQberaohui angewandt. Zn dea eioh an« •ohlielenden Maohbrennerabsohnltt wird zusätzlicher Treibstoff •lngeftlhrt, so dafl der LufttlbersohuS, der sloh aus de· Brenner· und Maohbrtnnerabaohnltt ergibt ,auf 50 % gehalten wird. Die helSen Feuergase werden in die Kaaeer 12a geleitet, wo sie auf den Sp»dhnebel «in·· v«rda«pft«n Daapfkonzentrates treffen, da· 5,6 O«w,-ji Feststoff· bei einer Temperatur von 6o° enthält. Da· Terhältnle des Daapfkoexentratee tu dem eingeführten hei-ββη Gas wird so geregelt, dafl aa Boden des Kontaktgeber· 12a •ine Ausbeute an entgültige« Konsentrat mit eine« Feetstoffgehalt von 25 Gew.-# entsteht, wobei das Konzentrat eine Teaperatur von 14^° aufweist« Diese Temperatur entspricht der Sättlgung*te»p«ratur von Waeeerdaapf bei einem Verb rennung ed ruo Jc

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von 4 Atmosphären. Bezogen auf X Xg (KoI) von in einer Flug» zeugturbine verbrannte» Methan» das über dl· Leitung 73 in Fig* 3 zugeführt wird, werden bei des in dem Kontakteeber 12» auftretenden Abbrausevorgang 291 kg Dampf erzeugt. Dieser Saapf enthält in Wirklichkeit das Übergewicht der Verbrennungswärme des Methan«. Dieser Dampf und die in in* enthaltene WKnM zusätzlich der Wlnae der Feuergase werden Über die Leitung 28a in den Separator 30a geleitet und von dort Über die Leitung 34a in den Kontaktgeber 36a gebracht« wo sie auf zusätzliche Daspfstruae auftreffen, die über die Leitungen 52, 52a* und 52a¹ · zugeführt werden· Die sieh ergebenden erwBraten, verdünnten Strömungen sasmeln sioh aa Boden des Kontaktgebers 36a bei 4oa an und werden von dort über die Leitungen 24a* des) sioh anschlieSenden Wärmebehandlungsapparat zugeleitet.

Beispiel 3

Aus der Verbrennung von Nethan unter Druck in eines) Flugzeug* düsentriebwerk, wie es eingehender in Beispiel 2 beschrieben wird, wird wtnae und Material in Dampffom Über die Leitung 34a in den Kontaktgeber 36a geleitet, wo sie ihrerseits naeh und nach auf kältere Strömungen auftreffen, die über die Leitungen 52, 52a⁹ und 52a** zugeführt werden. Pie Ober die Lei* tung 34a* zugeführt» Wärme und das zugeführte Material werden durch die Strömungen 52, 52a¹ und 52a¹¹ absorbiert, ue unter Druck erwärmt und gleichzeitig verdünnt zu werden, ue Ausgangsstoff für eine weitere wärmebehandlung zu erzeugen. WIhrend in den Beispielen 3 und 2 die Durchführung der Erfindung bei über AtmosphKrendruck liegenden Druck gezeigt wurde, werden

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Fachleute sofort ohne weiteres erkennen, daf diese Erfindung ■lt Torteil sur Entfernung von Wlraewerten aus Strömungen unter Yakuuabedingungen Angewendet werden kann» wobei die kühlende Strömung wire» absorbiert und hierbei verdünnt wird.

Man erkennt natürlich, dal bei» Einfuhren der Verbrennungsgase unter Druck in den letzten Kontaktgeber» so daft das sich für die anschließende Wttraebehandlung einstellende Produkt auf einer Teaperfctur steht« die über derjenigen liegt, die das Ausfüllen der aufgelösten Feststoffe verursacht« deren Löslichkeit »it steigender Temperatur abnisat» daf dann Jener Anteil der Feststoffe» der ausgefüllt wird« aus der flüssigen Fraktion durch Filtern entfernt wird« wie dies in Fig. 3 duroh 101 angegeben wird.

Patentansprüche ι

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Claims (1)

1. U42765

   I. . Terfsnrea cur Behandlung τοη aufgelegte f«et·

   •toff· enthaltender Flüssigkeit, deren LBsllohlcelt Bit ■ender Temperatur abnlaat, sur Vorbereitung einer weiterem ¥arB»behandlung iur Trennung d·· flüssigen THssefin sis den Feststoffen, dadurch gekennselehnet, dal die rUbM ■it rittssiglceit YerdOnnt wird» die in den «ufaeUUten Feetstoffen weniger konsentrlert ist.

   2· Terfahrem n*oh Anspruoh X, dadureh g«ke«nsei«h·

   net, da· «in di· »ufgelösten Feststoff« enthaltenler FltJWigkeitsstroei ait erwlratea Oas in innig· uMiltteltere lerlhn«g fsbraent wird, dmdureh aind«st«ns ein Tell des fllssigea L»- svmgsaittele verdasyft wird und dss Qas und di· is dies·· «at» baltenen LOsungssdtteldlapfe in innige unaittelb·*· Berthnsmg ■it der stierst erwlhnten, die Aufgelösten Feststeffe eatSAl* temden Flüssigkeit gebrmoht wird, wodurch die sueret eMUmte Flüssigkeit enrtrat wird, wlhrend ein Teil voa srtsdesto*· desi Daepf kondensiert wird und die zuerst erwähnte Fllselgkelt ait des auf diese Welse kondensierten Daapf verdünnt wir*, webel der Dejspf aus der vorhergehenden unnlttelbareA BerVhmstg

   de« emtraten Oas der die auflösten Feststoffe enthe,ltee4en FlOssigkelt stsesit.

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   Vt

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den verschiedenen Stufen de« Verfahrene zügeführte Flüssigkeit verschiedene aufgelöste Feststoffe enthilt.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3# dadurch gekennzeichnet, dafi es bei Überatmosphärendruck ausgeführt wir*.

   5. Verfahren nach Anspruch %, dadurch gekennzeichnet, dal Wime bei Ober Atmosphärendruck liegenden Drucken den Flüssigkelten zugegeben wird, die dem Verfahren durch Verbrennung Ton Treibstoff in einer QasturbinendUsensmsohlne von Flugzeugbauart zugeführt wird und das erwärmte das den Verfahren durch Zuleitung von Luft bei Ataosphlrendruok zugegeben wird, die Luft verdichtet und der Treibstoff bei über Atmosphärendruok liegenden Drucken verbrannt wird und die Verbrennungsprodukte aus der Turbine unter Druck in innige unmittelbare Berührung mit den Flüssigkeiten geleitet werden, wobei das darin enthaltene aas und die LSsungsnltteldlnpfe aus der ersten Stufe bei über Atmosphärendruck liegenden Drucken mit der zuerst erwähnten Flüssigkeit in Innige unmittelbare Berührung gebracht werden.

   6. Verfahren nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daS der in die Gasturbinendüsenmaschlne von Flugzeugbauart eingeleitete Treibstoff In zwei Stufen zugeführt v?ird, wobei die erste dieser Stufen ströaungeaufwärts der Gasturbine und die zweite dieser Stufen strumungsunterhalb der Gasturbine liegt·

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   %S U42765

   7» Verfahren naoh Irgendeinem der vorhergehenden

   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daS die Flüssigkeit eine wässrige aufgelöste Feststoffe enthaltende Flüssigkeit ist·

   8» Verfahren naoh Anapruah 7» dadurch gekennzeieh-

   net, daß die Flüssigkeit Gewässer, Brackwasser, Abwasser oder Industrieabfall 1st.

   9. Verfahren nach irgendeine» dar vorhergehenden

   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai die FlUaeigkelt erwäret wird, nachdem ihr Foststoifgehalt zu» Abbrennen des Lösungsmittels aus ihr auf diese Vuiee herabgesetzt worden ist»

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