DE1442765B - Process for evaporating aqueous solutions of salts - Google Patents
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Description
und während der Verdünnung zur weiteren Wärmebehandlung erwärmt, um den Salzanteil von der Ausgangslösung zu trennen und wiederzugewinnen.and heated during the dilution for further heat treatment to remove the salt fraction from the starting solution to separate and regain.
Die Ausgangslösung, z. B. Seewasser, wird über die Leitung 10 in einen Sprühturm 12 eingeführt. In Form von Sprühnebel 14 tritt sie in diesen ein. Das Seewasser kommt aus der Leitung 16, und ein Teil wird über das Ventil 18 in die Leitung 10 abgezweigt. In dem Sprühturm 12 wird das Seewasser mit über eine Leitung 20 zugeführten heißen Gasen in Beruhrung gebracht. Die Gase, die von einem Rammrohr abströmende heiße Abgase sein können oder andere für diesen Zweck erhitzte Gase, treten durch den Sprühturm 12 durch und verdampfen einen Teil des in diesen eingeführten Seewassers. Zum Wärmeaustausch zwischen dem Seewasser und den diese berührenden Gasen sind in dem Sprühturm 12 keine besonderen Flächen erforderlich. Die Gase müssen nicht das gesamte eingeführte Seewasser verdampfen. Ein Teil des Seewassers sammelt sich am Boden des Sprühturmes 12 an, wo es durch das Bezugszeichen 22 erfaßt wird. Diese überschüssige Flüssigkeit wird über die Leitung 24 und das Ventil 26 abgeleitet.The starting solution, e.g. B. sea water is introduced into a spray tower 12 via line 10. In In the form of spray mist 14, it enters this. The sea water comes from line 16, and a part is branched off via the valve 18 into the line 10. In the spray tower 12, the sea water is with over a line 20 supplied hot gases brought into contact. The gases coming from a pile driver outflowing hot exhaust gases or other gases heated for this purpose pass through the Spray tower 12 through and evaporate part of the sea water introduced into them. For heat exchange there are none in the spray tower 12 between the seawater and the gases in contact with it special areas required. The gases do not have to evaporate all of the seawater introduced. Part of the sea water collects at the bottom of the spray tower 12, where it is indicated by the reference symbol 22 is detected. This excess liquid is drained off via line 24 and valve 26.
Die Temperatur des durch die Leitung 20 eingeführten Gases sollte vorzugsweise den Siedepunkt der im Seewasser enthaltenen gelösten Anteile übersteigen. Es können jedoch auch Gase mit niedrigerer Temperatur angewendet werden, solange deren Temperatur mindestens gleich der Temperatur der in den Sprühturm 12 eingeführten Flüssigkeit ist.The temperature of the gas introduced through line 20 should preferably be the boiling point of the dissolved fractions contained in the seawater. However, gases with lower Temperature can be applied as long as its temperature is at least equal to the temperature in the Spray tower 12 is introduced liquid.
Die den Sprühturm 12 durchlaufenden Gase nehmen während ihres Durchganges an Feuchtigkeit zu und treten über die Leitung 28 in einen Flüssigkeits-Dampfscheider 30 ein. In dem Scheider 30 wird jegliches mitgezogene Material aus der Gasströmung entfernt und über eine Leitung 32 in den Sprühturm 12 zurückgeführt, aus dem es über die Leitung 24 abfließt. Die mit Feuchtigkeit beladenen Gase treten über die Leitung 34 in einen zweiten Sprühturm 36 ein. In den Sprühturm 36 wird zusätzlich Ausgangslösung über Sprühdüsen 38 eingeführt, die oberhalb der Gasleitung 34 angeordnet sind. Die über die Düsen 38 eingeführte Lösung wirkt unmittelbar auf den durch den Sprühturm 36 durchtretenden Gasstrom ein. In diesem Sprühturm ist es jedoch wichtig, daß die Temperatur der über die Sprühdüsen 38 eingeführten Ausgangslösung unter der Temperatur des über die Leitung 34 eingeführten feuchten Gases liegt.The gases passing through the spray tower 12 increase in moisture during their passage and enter a liquid vapor separator 30 via line 28. In the separator 30 everything is Removed entrained material from the gas flow and via a line 32 into the spray tower 12, from which it flows off via line 24. The gases laden with moisture occur into a second spray tower 36 via line 34. Starting solution is also added to the spray tower 36 introduced via spray nozzles 38 which are arranged above the gas line 34. The ones about the Solution introduced into the nozzle 38 acts directly on the gas flow passing through the spray tower 36 one. In this spray tower, however, it is important that the temperature of the injected via the spray nozzles 38 Starting solution below the temperature of the moist gas introduced via line 34 located.
Die im Sprühturm 36 nach oben steigenden Gase geben ihre Wärme und Feuchtigkeit an die durch die Sprühdüsen 38 eintretende Ausgangslösung ab und werden über die Leitung 42 abgeführt, durch die sie in den Flüssigkeits-Dampfscheider 44 geleitet werden. Von diesem werden die Gase über die Leitung 46 abgeführt. Mitgenommenes Material wird über die Leitung 48 in den Sprühturm 36 zurückgeführt.The gases rising up in the spray tower 36 give their heat and moisture to the through Spray nozzles 38 from entering the starting solution and are discharged via line 42 through which they are passed into the liquid-vapor separator 44. From this the gases are discharged via line 46. Material that has been carried along is returned to the spray tower 36 via the line 48.
Am Boden des Sprühturmes 36 bildet sich eine Lösung, die durch eine Pumpe 50 abgeführt und in einen Verdampfer 52 geleitet wird.At the bottom of the spray tower 36 forms a solution which is discharged by a pump 50 and in an evaporator 52 is passed.
Über das Ventil 54 kann eine andere, zweite Ausgangslösung eingeführt werden. Sollte für den Sprühturm 12 nur diese Ausgangslösung wünschenswert sein, wird das Ventil 18 geschlossen und nur das Ventil 54 geöffnet.Another, second starting solution can be introduced via the valve 54. Should be for the spray tower 12 only this initial solution is desirable, the valve 18 is closed and only that Valve 54 open.
Zwei Sprühtürme werden gezeigt, um den Grundgedanken der Verdünnung der Ausgangslösung von der anfänglichen Konzentration cs, wie es in F i g. 1 gezeigt wird, auf cs zu erläutern. Falls die aus der Leitung 46 austretenden Gase zusätzliche wiederverwendbare Wärme und unverdampfte Lösung enthalten, kann es wünschenswert sein, einen weiteren Sprühturm einzubauen, um aus den Gasen zusätzlich Wärme und Lösung abzuführen.Two spray towers are shown to carry out the basic idea of diluting the starting solution from the initial concentration c s as shown in FIG. 1 is shown to explain on c s. If the gases exiting line 46 contain additional reusable heat and non-evaporated solution, it may be desirable to install a further spray tower in order to remove additional heat and solution from the gases.
Bei der zweiten Ausführungsform in F i g. 3 wird die Ausgangslösung über eine Leitung 10 α in den Sprühturm 12 α mit Sprühdüsen 14 α eingeführt. Eine Pumpe 11 liegt in der Leitung 10 a. Die heißen Gase werden über die Leitung 20 α in den Sprühturm 12 a eingeführt. Die Gase werden unter Druck eingeleitet. Hierzu wird Brennstoff 73 in einer Kammer 70 zum Antrieb einer Gasturbine 72 verbrannt. Diese treibt einen Luftkompressor 74 an, um Druckluft 71 der Anlage zuzuführen, wobei die austretenden Verbrennungsgase wesentliche Mengen überschüssiger Luft enthalten. Diese Gase werden einem Nachbrenner 76 zugeführt, in den zusätzlicher Treibstoff eingeführt und verbrannt wird. Mit dieser Anlage kann Gas mit Temperaturen in der Größenordnung von 1650° C und hohem Druck erzeugt werden. Diese Gase werden über die Leitung 20 α in den Sprühturm 12 α geleitet, in dem sie die über die Leitung ΙΟΊ2 zugeführte Ausgangslösung berühren. Die noch unter Druck stehenden Gase, die aber infolge der verdampfenden Ausgangslösung, auf die sie in dem Sprühturm treffen, abgekühlt sind, gelangen über eine Leitung 28 a in einen Flüssigkeits-Dampfscheider 30 a. Die Ausgangslösung, die in den Sprühturm 12 α eingeführt wird, wird mit einer solchen Geschwindigkeit eingeführt, daß sich an dessen Boden unverdampfte Lösung 22 α ansammelt. Diese wird über eine Leitung 24 α und ein Ventil 26 a mit einer Pegelsteuerung abgezogen, die so voreingestellt ist, daß in dem Sprühturm 12 α ein gegebener Flüssigkeitspiegel aufrechterhalten wird. Die Pegelsteuerung 80 wirkt auf bekannte Art und hat die Aufgabe, die Lösung in dem Sprühturm 12 α auf einer gewünschten Höhe zu halten, so daß die heißen Verbrennungsgase aus der Leitung 20 α den Sprühturm 12 α nicht über diesen weg verlassen können. Indem die Menge der über die Leitung 10 α eingeführten Lösung und die Menge der Wärme, die über die heißen Verbrennungsgase der Leitung 20 α zugeführt wird, eingestellt werden, läßt sich die Konzentration der den Sprühturm 12 a über die Leitung 24 α verlassenden unverdampften Lösung steuern. Bei einigen Anwendungen wird diese Lösung wertvolle Nebenprodukte enthalten.In the second embodiment in FIG. 3, the starting solution is introduced via a line 10 α into the spray tower 12 α with spray nozzles 14 α . A pump 11 is in line 10 a. The hot gases are introduced into the spray tower 12 a via line 20 α. The gases are introduced under pressure. For this purpose, fuel 73 is burned in a chamber 70 for driving a gas turbine 72. This drives an air compressor 74 in order to supply compressed air 71 to the system, the exiting combustion gases containing substantial amounts of excess air. These gases are fed to an afterburner 76 where additional fuel is introduced and burned. With this system, gas with temperatures in the order of magnitude of 1650 ° C and high pressure can be generated. These gases are passed via line 20 α into spray tower 12 α , in which they touch the starting solution supplied via line ΙΟΊ2. The gases, which are still under pressure, but which have cooled down as a result of the evaporating starting solution that they encounter in the spray tower, pass through a line 28 a into a liquid-vapor separator 30 a. The starting solution, which is introduced into the spray tower 12 α, is introduced at such a rate that unevaporated solution 22 α collects at the bottom thereof. This is drawn off via a line 24 α and a valve 26 a with a level control which is preset so that a given liquid level is maintained in the spray tower 12 α. The level control 80 acts in a known manner and has the task of keeping the solution in the spray tower 12 α at a desired height so that the hot combustion gases from the line 20 α cannot leave the spray tower 12 α via this. The concentration of the non-evaporated solution leaving the spray tower 12 a via line 24 α can be controlled by adjusting the amount of the solution introduced via line 10 α and the amount of heat which is supplied to line 20 α via the hot combustion gases . In some applications this solution will contain valuable by-products.
In dem Scheider 30 α werden mitgenommene Fest-■ stoffteile entfernt und treten über die Leitung 32 α in den Sprühturm 12 α zurück.In the separator 30 α entrained solids ■ are removed and pass through the line 32 α back into the spray tower 12 α .
Die aus dem Scheider 30 α austretenden Gase stehen immer noch unter Druck und gelangen über die Leitung 34 α in einen zweiten Sprühturm 36 a. In diesem werden die in ihn eingeführten Gase weiter mit Lösung abgebraust, die für die weitere Wärmebehandlung verdünnt und erwärmt werden muß. In der Zeichnung sind drei voneinander getrennte Punkte eingezeichnet, an denen Lösung in den Sprühturm 36 a eingeleitet wird. Eine Leitung trägt das Bezugszeichen 52, da sie die aus dem Sprühturm 36 von F i g. 2 austretende Lösung aufnehmen kann. Dies ist jedoch fakultativ. Die anderen Leitungen können Lösung führen, die auf eine Zwischentemperatur erwärmt worden ist, und eine weitere Leitung kann kalte Ausgangslösung enthalten. Diese Leitungen sind mit den Bezugszeichen 52 a' und 52 a" bezeichnet.The gases emerging from the separator 30 α are still under pressure and pass through the line 34 α in a second spray tower 36 a. The gases introduced into it continue in this showered off with solution, which must be diluted and warmed up for further heat treatment. In The drawing shows three separate points where the solution enters the spray tower 36 a is introduced. One line bears the reference numeral 52 since it is the one from the spray tower 36 of FIG F i g. 2 can absorb escaping solution. However, this is optional. The other lines can Lead solution that has been heated to an intermediate temperature, and another line can contain cold starting solution. These lines are denoted by the reference symbols 52 a 'and 52 a ".
Vom Boden des Sprühturmes 36 a wird unter Druck verdünnte, warme Lösung abgeführt, die sich zur anschließenden Wärmebehandlung eignet. Eine Pegelsteuerung 82 a' regelt das Öffnen und Schließen des Ventils 26 a", das in der Leitung 24 a' liegt und die Strömung der Lösung aus dem Sprühturm 36 α reguliert. Die oben aus dem Sprühturm 36 α abgenommene Lösung läuft über eine Leitung 28 α' in einen Scheider 30 a', und jeder in dieser enthaltende Feuchtigkeitsrest wird in diesem abgetrennt und läuft über die Leitung 32 α' in den Sprühturm 36 α zurück. Ein Rückdruckventil 84 α steuert die Geschwindigkeit der Gasabgabe und reguliert den Druck in der von dem Scheider 30α' ausgehenden Leitung 34 α'. Man wird an dieser Stelle erkennen, daß das Verfahren insoweit abgewandelt werden kann, indem die Lösung und die Gase durch weitere Sprühtürme geleitet werden, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Weiter können die in F i g. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen mit Vorteil in Reihe oder parallel verwendet werden, was von den angetroffenen Verhältnissen abhängt.From the bottom of the spray tower 36 a, diluted, warm solution is discharged under pressure, which is suitable for the subsequent heat treatment. A level control 82 a ' regulates the opening and closing of the valve 26 a ", which is located in the line 24 a' and regulates the flow of the solution from the spray tower 36 α. The solution removed from the spray tower 36 α at the top runs via a line 28 α 'into a separator 30a', and each residual moisture contained in this is separated off in this and runs back into the spray tower 36 α via line 32 α '. A back pressure valve 84 α controls the speed of the gas discharge and regulates the pressure in the from The line 34α 'emanating from the separator 30α'. It will be recognized at this point that the method can be modified to the extent that the solution and the gases are passed through further spray towers, as described above 2 and 3 can advantageously be used in series or in parallel, depending on the circumstances encountered.
Im Sprühturm 12 werden über die Leitung 20 Brenngase eingeführt, die aus einer Verbrennung von Methan mit 50% Luftüberschuß entstehen. Die entstehenden Brenngase haben eine Temperatur von 200° C. Ebenso wird in den Sprühturm 12 über die Leitung 10 rohes Seewasser mit einer Temperatur von 21° C eingesprüht. Die Menge des Seewassers wird so eingestellt, daß in dem Sprühturm 12 ein Konzentrat 22 entsteht, das 25 Gewichtsprozent Festteile bei einer Temperatur von 100° C enthält. Je 0,635 kg rohes Seewasser, das 3,5 Gewichtsprozent vollständig aufgelöster Feststoffe (0,126 °/o CaSO4) enthält, ergibt sich eine Ausbeute von 0,544 kg an reinem Wasserdampf. Zusätzlich zu diesem Wassergehalt wird jedoch Wasser durch die Verbrennung des Methan erzeugt, so daß jede 0,45 kg Methan — stöchiometrisch — 0,998 kg Wasser ergeben. Entsprechend ergeben die Verbrennung von 1 kg Methan und die Einleitung der von diesem stammenden Brenngase in den Sprühturm 12 bei einer Temperatur von 204° C und die unmittelbare Berührung dieser Gase mit dem Seewasser annähernd 3,4 kg Wasser für jedes Kilogramm Methan und je 1,4 kg Seewasser. Dieses Wasser tritt bei Siedetemperatur und Atmosphärendruck in Dampf form auf. Dieser Dampf wird über die Leitung 28 in den Scheider 30 und von dort in den Sprühturm 36 gegeben, wo er auf zusätzliches Seewasser trifft. Ungefähr 28,6 kg rohes Seewasser werden für jedes verbrannte Kilogramm Methan zugeführt. Dieses rohe Seewasser hat bei der Einleitung in den Sprühturm einen Feststoffgehalt von 3,5 Gewichtsprozent. Unter Berührung mit den Brenngasen und dem in diesem enthaltenen und durch die Leitung 34 zuströmenden Dampf wird das Seewasser auf einen Feststoffgehalt von 3,16 Gewichtsprozent (0,114% CaSO4) verdünnt, wobei es eine Temperatur von 100° C aufweist. Dieses erwärmte, verdünnte Seewasser sammelt sich am Boden des Sprühturmes 36 an und kann von diesem über die Leitung 49 und die Pumpe 50 in den sich anschließenden Verdampfer 52 geleitet werden.In the spray tower 12 fuel gases are introduced via the line 20, which result from the combustion of methane with 50% excess air. The resulting fuel gases have a temperature of 200 ° C. Likewise, raw sea water at a temperature of 21 ° C. is sprayed into the spray tower 12 via the line 10. The amount of seawater is adjusted so that a concentrate 22 is produced in the spray tower 12 which contains 25 percent by weight of solids at a temperature of 100.degree. For every 0.635 kg of raw seawater, which contains 3.5 percent by weight of completely dissolved solids (0.126% CaSO 4 ), the result is a yield of 0.544 kg of pure water vapor. In addition to this water content, however, water is produced by the combustion of the methane, so that every 0.45 kg of methane - stoichiometrically - results in 0.998 kg of water. Correspondingly, the combustion of 1 kg of methane and the introduction of the fuel gases from it into the spray tower 12 at a temperature of 204 ° C and the direct contact of these gases with the seawater result in approximately 3.4 kg of water for every kilogram of methane and 1 each, 4 kg of sea water. This water occurs in vapor form at boiling temperature and atmospheric pressure. This steam is fed via line 28 into separator 30 and from there into spray tower 36, where it meets additional seawater. Approximately 28.6 kg of raw seawater is added for every kilogram of methane burned. When it is introduced into the spray tower, this raw seawater has a solids content of 3.5 percent by weight. The sea water is diluted to a solids content of 3.16 percent by weight (0.114% CaSO 4 ) while being in contact with the fuel gases and the steam contained therein and flowing in through line 34, whereby it has a temperature of 100.degree. This heated, diluted seawater collects at the bottom of the spray tower 36 and can be passed from this via the line 49 and the pump 50 into the adjoining evaporator 52.
Methan wird in einer stationären Turbine bei einem Druck von vier Atmosphären verbrannt. In dem Nachbrenner wird zusätzlicher Treibstoff eingeführt, so daß der Luftüberschuß auf 50% gehalten wird. Die heißen Brenngase werden in den Sprühturm 12 α geleitet, wo sie auf den Sprühnebel einer Lösung treffen, die bei einer Temperatur von 60° C 5,6 Gewichtsprozent Feststoffe enthält. Das Verhältnis der Lösung zu dem eingeführten heißen Gas wird so geregelt, daß am Boden des Sprühturmes 12 a eine ( Ausbeute an endgültigem Konzentrat mit ,einem Feststoffgehalt von 25 Gewichtsprozent entsteht. Das Konzentrat hat eine Temperatur von 144° C. Diese Temperatur entspricht der Sättigungstemperatur von Wasserdampf bei einem Verbrennungsdruck von 4 Atmosphären. Bezogen auf 1 kg (Mol) des in einer Turbine verbrannten Methan, das über die Leitung 73 in F i g. 3 zugeführt wird, werden bei dem in dem Sprühturm 12 a auftretenden Abbrausevorgang 291 kg Dampf erzeugt. Dieser Dampf und die in ihm enthaltene Wärme zusätzlich der Wärme der Brenngase werden über die Leitung 28 a in den Scheider 30 a geleitet und von dort über die Leitung 34 α in den Sprühturm 36 α gebracht. Sie treffen dort auf zusätzliche Dampf ströme, die über Leitungen 52, 52 a' und 52 a" zugeführt werden. Die sich ergebenden erwärmten, verdünnten Strömungen sammeln sich am Boden des Sprühturmes 36 α bei 40 α an und werden von dort über die Leitungen 24 α' dem sich anschließenden Verdampfer zugeleitet.Methane is burned in a stationary turbine at a pressure of four atmospheres. Additional fuel is introduced into the afterburner so that the excess air is kept at 50%. The hot fuel gases are passed into the spray tower 12 α , where they hit the spray mist of a solution which, at a temperature of 60 ° C., contains 5.6 percent by weight of solids. The ratio of the solution to the hot gas introduced is regulated so that a (yield of final concentrate with a solids content of 25 percent by weight is produced at the bottom of the spray tower 12a. The concentrate has a temperature of 144 ° C. This temperature corresponds to the saturation temperature of water vapor at a combustion pressure of 4 atmospheres. Based on 1 kg (mol) of the methane burned in a turbine, which is fed in via line 73 in FIG This steam and the heat contained in it, in addition to the heat of the combustion gases, are conducted via line 28 a into separator 30 a and from there via line 34 α into spray tower 36 α. There they encounter additional steam flows, which are supplied via lines 52, 52 a 'and 52 a ". The resulting heated, diluted flows collect at the bottom of the spray tower 36 α at 40 α and are fed from there via the lines 24 α 'to the subsequent evaporator.
Aus der Verbrennung von Methan unter Druck einer Turbine werden heiße Gase über die Leitung 34 a in den Sprühturm 36 α geleitet, wo sie ihrerseits nach und nach auf kältere Strömungen auftreffen, die über die Leitungen 52, 52 a' und 52 a" zugeführt werden. Die über die Leitung 34 a' zugeführte Lösung wird durch die Strömungen 52, 52 a' und 52 a" absorbiert, um unter Druck erwärmt und gleichzeitig verdünnt zu werden, um Ausgangsstoff für eine weitere Wärmebehandlung zu erzeugen.The combustion of methane under pressure in a turbine turns into hot gases via the pipe 34 a passed into the spray tower 36 α, where they in turn gradually encounter colder currents that via the lines 52, 52 a 'and 52 a "are supplied. The solution supplied via the line 34 a' is absorbed by the flows 52, 52 a 'and 52 a "to be heated under pressure and simultaneously to be diluted to produce raw material for further heat treatment.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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