DE1546670A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Waschen von Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Waschen von Gasen., wobei eine Waschflüssigkeit mit dem zu reinigenden Gas vermischt und von dem gereinigten Gasstrom abgetrennt wird.

Bei den bekannten Verfahren dieser Art wird das zu reinigende: Gasgemisch in Waschtürmen mit der Waschflüssigkeit in innige Berührung gebracht und die abzutrennenden. Bestandteile in einer oder in mehreren Stufen von der Waschflüssigkeit absorbiert. Diese Waschtürme sind entweder als grossvolumige Säulen mit oder

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ohne Püllkörperf üllung, wie z.B. Raschig-Ringe, oder als Bodenkolonnen ausgebildet, wobei in erster Linie Glocken- und Siebboden Verwendung finden. Da das zu reinigende Gas gewöhnlich unter Druck steht, müssen die Waschtürme Druckbehälter sein. Infolge ihrer grossen Abmessungen stellen sie insbesondere bei Hochdruckwäschen einen nicht unerheblichen Faktor der gesamten Anlagenkosten dar.

Bei Gaswäschen wird vielfach Absorptionswärme frei, wenn Bestandteile eines Rohgassfcromes, seien es Verunreinigungen oder auch zu gewinnende Komponenten, von Waschmitteln absorbiert werden. Diese Absorptionswärme heizt, wenn sie nicht abgeführt wird, die beteiligten Stoffe auf und erschwert dadurch den weiteren Absorptionsvorgang. Zur Aufrechterhaltung eines möglichst guten Beladungsgrades des Waschmittels ist es daher oft notwendig, das Waschmittel zu kühlen. Diese Bedingung lässt sich jedoch bei den bekannten Waschtürmen gewöhnlich nicht erfüllen, da es in der Regel unmöglich ist, den Gasstrom oder die Waschflüssigkeit auf ihren Wegen durch einen solchen Turm aufzufangen und einer Zwischenkühl- und/oder Zwischenregeneriervorrichtung zuzuführen. Dazu müssten beide Medien entweder durch die Behälterwandung mehrfach hinaus und wieder in den Turm zurückgeführt werden oder innerhalb des Turms entsprechende Einrichtungen

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vorgesehen sein. In beiden Fällen würde damit jedoch die Durchströmung und demzufolge der Wärme- und Stoffaustausch erheblich gestört, ganz abgesehen davon, dass zumindest im ersten Fall viel zu aufwendige, um den Turm herumgebaute Zusatzeinrichtungen erforderlich wären.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Anlagenkosten wenigstens in den Fällen erheblich zu senken, in denen bisher Waschkolonnen mit geringer Bodenzahl eingesetzt wurden, und damit die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren wesentlich zu steigern. "

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das zu reinigende Gas mehrere Mischungsrohre geringen-Durchmessers durchströmt und dabei kontinuierlich mit Waschflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei Gasgeschwindigkeit und Mischungsrohrlängen so gewählt sind, dass eine innige Vermischung von Gas- und Flüssigkeitsphasen erfolgt, und dass die Trennung des gereinigten Gases von der beladenen Waschflüssigkeit in sich unmittelbar an die Mischungsrohre anschliessenden Abscheidern erfolgt. i

Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass der Waschvorgang bei wesentlich höheren Gasgesehwindigkeiten erfolgen kann, ohne dass dafür ungewöhnlich lange Waschstrecken erforderlich sind. Damit kann die Funktion jedes Bodens einer bekannten

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Waschkolonne von einem Rohr weitaus geringeren Durchmessers als der Kolonnendurchmesser übernommen werden, das das zu reinigende Gas durchströmt, wobei an einer Stelle des Rohres in den Gasstrom Waschmittel eingeleitet wird. Da bei höheren Gasgeschwindigkeiten in der Waschstrecke eine turbulente Durehmischung von Gas und Flüssigkeit erfolgt, wird eine grosse Austauschfläche schon bei einer relativ kurzen Rohrlänge erzielt. Die Einspeisung des Waschmittels in die Waschstrecke kann ohne jede Schikane, wie Düsen, Verteilereinrichtungen, Prallbleche usw., geschehen, weil die Durchmischung durch die Turbulenz der Rohrströmung erfolgt. Bei der Durchmischung der beiden Phasen diffundieren die auszuwaschenden Gasbestandteile in die Waschflüssigkeit, Am Ende der Durchmischungsstrecke lässt sich das gereinigte Gas von der beladenen Waschflüssigkeit in einem Abscheider trennen und einer nächsten Waschstufe zuführen, die ebenso geartet sein kann, wie die erste Stufe, wodurch der Reinheitsgrad des Gases weiter gesteigert wird.

Es hat sich als günstig erwiesen, bei einer solchen stufenweisen Hintereinanderschaltung der Mischungsrohre mit den sich an ihn anschliessenden Abscheidern die Waschflüssigkeit der jeweils folgenden Stufen von dem Abscheider im Gegenstrom zur Richtung des Gases zurück-

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zu führen und der vorhergehenden Stufe aufzugeben. Dabei ist eine Zwischenkühlung der Waschflüssigkeit möglich, die sich in einfacher Weise durch Einbau eines Wärmeaustauschers in die Rückführleitung erreichen lässt. Gemäss einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens lässt sich die gewünschte Zwischenkühlung der Waschflüssigkeit auch durch eine Drosselung und Entspannung bewirken die gleichzeitig zur wenigstens teilweisen Regenerierung der Waschflüssigkeit verwendet werden kann.

In den Fällen, in denen eine ausreichende Menge eines billigen Waschmittels zur Verfügung steht, lassen sich die Anlagenkosten noch weiter dadurch senken, dass auf das Gegenstromprinzip mit zwischengeschalteter Regenerierung und Kühlung der Waschflüssigkeit verzichtet wird und statt dessen ein Kaskadenprinzip gewählt wird. Diese Verfahrensweise sieht ebenfalls eine Hintereinanderschaltung von Mischungsrohren mit zugehörigen Abscheidern vor, jedoch werden alle Mischungsrohre über eine gemeinsame Zufuhrleitung mit Waschmittel·, gespeist. Auch das den Abscheidern entnommene, beladene Waschmittel wird einer gemeinsamen Sammelleitung aufgegeben und zur Aufbereitung einer Regenerierungsvorrichtung zugeführt. Während bei dem Gegenstromprinzip zur Kompensation des zwischen den einzelnen Stufen auftreten-

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den Druckverlustes Pumpen eingebaut werden müssen, ist dies beim Kaskadenverfahren nicht erforderlich, da die Waschmittelleitungen an einen gene insamen Vorratsbehälter angeschlossen sind, der über den Waschstrecken ange-' ordnet werden kann. Bei dem neuartigen Verfahren ist der Gesamtdruckverlust des Gases zwar grosser als in den bekannten Waschkolonnen vergleichbarer Leistung, gerade k in den Fällen aber, in denen sich das Verfahren besonders vorteilhaft anwenden lässt, nämlich bei Druckwäschen, kann auf den Einbau zusätzlicher Kompressoren oder Gaspumpen verzichtet werden, da der Ausgangsdruck des Rohgases hoch genug liegt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens ergibt sich durch eine Kombination des Gegenstrom- und Kaskadenprinzips. Bei dieser Verfahrensweise erfdgt die Gaswäsche ebenfalls in mehreren, hintereinandergeschalteten Mischungsrohren und sich daran anschliessenden Abscheidern. Dabei wird die beladene Waschflüssigkeit von jeweils wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Waschstufen aufgefangen und derselben Anzahl von vorhergehenden Stufen wieder aufgegeben. Es ist aber auch möglich, die beladenen Waschflüssigkeitsströnie nur teilweise zurückzuführen und wieder aufzugeben· Dadurch kann, wie auch bei Anwendung des reinen Gegenstromprinzips, eine be-

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sonders günstige Beladung und Ausnutzung der Waschflüssigkeit erreicht werden. Dies ist insbesondere dann von

grossem Vorteil, wenn die Waschflüssigkeit mengenmässig beschränkt zur Verfügung steht oder relativ teuer ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren bringt nicht nur eine erhebliche Einsparung an Anlagenkosten, da es keine grossvolumlgen Druckbehälter erfordert und statt dessen mit Rohrleitungen und zwischengeschalteten Abscheidern vergleichsweise sehr geringen Durchmessers auskommt, " sondern bietet auch einen einfachen Zugang zu den Gas- und Waschflüssigkeitsströmen infolge des Transports in relativ dünnen Rohrleitungen..Dadurch können die Stoffströme in einfacher Weise gewünschten physikalischen Verfahrensschritten unterworfen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in denen einige Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind· Es zeigen!

Fig. 1 das Verfahrensschema einer Gegenstromwaschanlage mit Zwischenregenerierung,

Fig. 2 das Verfahrensschema einer kombinierten Gegenstrom-Kaskaden-Waschanlage mit Zwischenkühlung

Fig. 3 das Verfahrensschema einer Kaskaden-

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Waschanlage.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird dem Mischungsrohr 1 Rohgas unter Druck zugeführt und bei 12 mit einer durch die Leitung 11 strömenden Waschflüssigkeit beaufschlagt. Die durch das Mischungsrohr gegebene Waschstrecke ist so lang, dass die in den Rohgasstrom eingeleitete Waschflüssigkeit auf ihrem Weg durch das Rohr ausreichend feil verteilt wird. Diese Verteilung kann eventuell durch Einbau von Schikanen in das Rohr noch verbessert werden. Die Waschflüssigkeit wird mit den absorbierten Gasbestandteilen in dem sich an die Mischungsstrecke anschliessenden ZenirLfugalabscheider 5 aus dem Gasstrom abgeschieden und durch die Leitung 27 einer nicht dargestellten Regeneriervorrichtung zugeführt. Der durch das Rohr 8 aus dem Flüssigkeitsabscheider 5 abziehende Gasstrom wird einer zweiten Waschstufe zugeführt, die ebenso aufgebaut ist, wie die erste Waschstufe. Dem vorgereinigten Rohgasstrom wird in dem Mischungsrohr 2 bei 14 über die Waschflüssigkeitsleitung I^ wiederum Waschmittel aufgegeben,, das sich zusammen mit den absorbierten Gasbestandteilen in dem Abscheider 6 abscheidet. Die beladene und durch Aufnahme der Absorptionswärme erwärmte Waschflüssigkeit strömt über ein Entspannungsventil 17 durch die Leitung 18 einer Regeneriervorrichtung 19 zu.

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Durch die Entspannung verdampft unter gleichzeitiger Abkühlung der Waschflüssigkeit ein grosser Teil der in den Mischungsrohren 1 und 2 absorbierten Gasbestandteile und entweicht durch die Leitung 21 aus der Regeneriervorrichtung 1-9. Das auf diese Weise gekühlte und gereinigte Waschmittel wird durch eine Pumpe 20 auf den in der ersten Waschstufe herrschenden Druck gebracht und durch die Leitung 11 der ersten Waschstufe wieder zugeführt.

Das bei 9 aus der zweiten Waschstufe entweichende Gas wird in einer folgenden dritten Stufe auf den gewünschten Reinheitsgrad gebracht und dazu in dem Mischungsrohr J5 dieser Stufe bei 16 mit durch die Leitung 15 herangeführtem Waschmittel in der schon beschriebenen Weise gemischt. Die in dem Abscheider 7 aufgefangene, beladene Waschflüssigkeit wird wie in der zweiten Wasehstufe. einem Kühl- und Reinigungsprozess unterworfen. Sie wird in dem Entspannungsventil 22 so weit entspannt, dass die Verunreinigungen verdampfen und über die Leitung 26 aus der Regeneriervorrichtung 24 abziehen. Die Verdampfungswärme wird dabei der Waschflüssigkeit entnommen, die, entsprechend abgekühlt, durch die in die Rückstromleitung 15 eingebaute Pumpe 25 wieder auf den in der zweiten Waschstufe herrschenden Druck gebracht und dieser Stufe zugeführt wird. Das gewaschene Gas zieht über das Steigrohr

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10 aus dem Abscheider 7 ab und wird über die sich daran anschliessende Rohrleitung 4 der Weiterverwendung zugeführt»

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Anlagen- . schema erfolgt der Waschprozess in sechs Stufen. Jeweils zwei hintereinanderliegende Stufen bilden dabei bezüglich der Waschmittelaufgabe eine Einheit. Eine Zwischenregenerierung der Waschflüssigkeit ist nicht vorgesehen· Die erforderliche Abführung der Absorptionswärme erfolgt in zwischengeschalteten Wärmeaustauschern,

Das unter einem Vordruck stehende, in die

Anlage eintretende Rohgas wird in dem Mischungsrohr 28 durch bei 41 über die Leitung 40 eingespeiste Waschflüssigkeit gewaschen und im Abscheider J4 von der beladenen Waschflüssigkeit wieder abgetrennt, die durch die Leitungen 68 und 69 einer Regeneriervorrichtung zugeführt wird. Das teilweise gereinigte Rohgas strömt durch das Steigrohr 48 in das Mischungsrohr 29 der zweiten Waschstufe, das bei 44 an die Wasehmittelzufuhrleitung 4j5 angeschlossen ist, die mit derselben Sammelleitung 42 in Verbindung steht wie die Waschmittelleitung 40 der ersten Stufe, Nach Abtrennung der beladenen Waschflüssigkeit im Ab- i scheider 35 und Abführung durch die Leitung 67 steigt das Rohgas durch das Rohr 49 in das die Waschstrecke der

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dritten Stufe bildende Mischungsrohr ^O. Diesem wird bei 52 durch die Leitung 5I wiederum die erforderliche Waschmittelmenge zugeführt und im Abscheider 36 mit den absorbierten Qasbestandteilen vom Gasstrom getrennt, der Über das Steigrohr 5° dem Mischungsrohr 3I der vierten Waschstufe zuströmt. Die bei 54 durch die Leitung 53 eingegebene Waschflüssigkeit wird nach Absorption der herauszuwaschenden Gasbestandteile in dem Abscheüer 37 wiederum von dem gereinigten Gasstrom getrennt, der nunmehr durch das Steigrohr 59 dem Mischungsrohr 22 der fünften Waschstufe zugeführt wird. Die aus den Abscheidern J>6 und yj der dritten und vierten Stufe ausströmende beladene Waschflüssigkeit wird über die Leitungen 45 und 46 der Pumpe 85 zugeführt, die sie durch einen Wärmeaustauscher 47 hindurchdrückt, in dem mit Hilfe eines Kühlmittels entsprechender Temperatur die In der Waschflüssigkeit enthaltene Absorptionswärme abgeführt wird. Die Pumpe 35 ist so ausgelegt, dass sie das zwischen den beiden Stufen 3 und 4 und den Stufen 1 und 2 herrschende Druckgefäß überwindet. Das auf diese Weise gekühlte Waschmittel wird entgegengesetzt zu der ersten und zweiten Waschstrecke geführt und zur weiteren Beladung der ersten und der zweiten Stufe aufgegeben.

Das in dem Mischungsrohr 32 auf einen höheren

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Reinheitsgrad gewaschene Gas wird nach Abtrennung der Waschflüssigkeit in dem Abscheider 38 über das Steigrohr 65 dem Mischungsrohr 35 der sechsten und letzten Stufe dieser Waschanlage zugeleitet. Die Aufgabe der Waschflüssigkeit in der fünften und in der sechsten Stufe erfolgt bei 60 bzw. 62 über die Rohre 61 bzw. 63» die von einer gemeinsamen Leitung abzweigen, durch die die Anlage kontinuierlich mit reinem Waschmittel beschickt wird. Das die Plüssigkeitsabscheider 38 und 39 über die Leitungen 56 und 57 verlassende beladene Waschmittel wird gemeinsam mit Hilfe der Pumpe 86 zunächst dem Wärmeaustauscher 58 zugeführt, in dem eine Abkühlung der Waschflüssigkeit erfolgt, entgegengesetzt zu den Waschstrecken der dritten und vierten Stufe geführt und in die entsprechenden Mischungsrohre dieser Stufen eingespeist. Das gereinigte Gas verlässt die Anlage über die Rohrleitung 66.

Bei dem in Ffe 3 dargestellten Anlagenschema erfolgt die Waschmittelzufuhr über eine Kaskade, Die in die Anlage eingespeiste reine Waschflüssigkeit wird einer gemeinsamen Verteilerleitung 76 entnommen und über sich daran anschliessende Zweigleitungen 73, 7k, 75 den Mischungsrohren 70, 71, 72 der drei Waschstufen dieser Anlage zugeführt. Nach der Gaswäsche erfiLgt in den Abscheidern 8l, 82, 83 die Trennung der Flüssigphase von der

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Gasphase, wobei die beladene Waschflüssigkeit kontinuierlieh durch die Rohrleitungen 77* 78, 79 aus den Abscheidern ausströmt und über die Sammelleitung 80 abgeführt wird. Das den gewünschten Reinheitsgrad aufweisende Gas verlässt die Anlage dur.ch die Rohrleitung 84. Bei dieser Anlage wird auf eine Zwischenregenerierung und Zwischenkühlung der Waschflüssigkeit verzichtet, da eine ausreichende unbeladene Waschmittelmenge zur Verfügung steht, mit der jede Stufe beschickt werden kann.

13 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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   (H 329) _H

   2. 11. 65 Ke/Ri

   Patentansprüche

   1. Verfahren und Vorrichtung für Gaswäschen, wobei eine Waschflüssigkeit mit dem zu. reinigenden Gas vermischt und von dem gereinigten Gasstrom abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas mehrere Mischungsrohre (l, 2, 3) geringen Durchmessers durchströmt und dabei kontinuierlich mit Waschflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei Gasgeschwindigkeit, Mischungsrohrdurchmesser und Mischungsrohrlängen so gewählt sind, dass eine innige Vermischung von Gas- und Flüssigkeitsphasen erfolgt, und dass die Trennung des gewaschenen Gases von der beladenen Waschflüssigkeit in sich unmittelbar an die Mischungsrohre (l, 2, 3) anschliessenden Abscheidern (5.» 6, 7) erfolgt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit dem Abscheider (6, 7) jeder n-ten Stufe entnommen, entgegengesetzt zur GasStromrichtung geführt und in den Gasstrom des Misehungsrohres der (n-l) ten Stufe eingespeist wird.

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   3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschflüssigkeit den Abscheidern (36, 37; 38, 39) jeweils einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Stufen entnommen, in einer gemeinsamen Leitung ta entgegengesetzt zur Gasstromrichtung geführt und in die Gasströme derselben Anzahl Mischungsrohre der jeweils vorhergehenden Stufen eingespeist wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegengesetzt zur Gasstromrichtung geführte, beladene Waschflüssigkeit vor der Einspeisung in den Gasstrom der Mischungsrohre (28, 29; 30, 3I;) in Wärmeaustauschern (47, 58) gekühlt wird.

   5· Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gegenstrom zur Gasstromrichtung geführte, beladene Waschflüssigkeit vor der Einspeisung in den Gasstrom der Mischungsrohre (l, 2) in einer Entspannungsvorrichtung (17, 22) so weit entspannt wird, dass die von der Waschflüssigkeit absorbierten Gasbestandteile wenigstens in einem solchen Masse verdampfen, dass durch die der Waschflüssigkeit entzogene Verdampfungswärme die Waschflüssigkeitstemperatur auf den beim Einspritzen in den Gasstrom gewünschten Wert sinkt.

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   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ungeladene Waschflüssigkeit jedem Mischungsrohr (7°j 71* 72) über eine gemeinsame Leitung (76) zugeführt und nach dem Waschvorgang und der Phasentrennung in den Abscheidern (8l, 82, 8^) in einer gemeinsamen Sammelleitung (80) abgeführt wird.

   ?. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mehrere hintereinandergeschaltete, mit Gas und Waschflüssigkeit beaufschlagte Mischungsrohre (l, 2, 3) an deren einen Enden Flüssigkeitsabscheider (5* 6, 7) angeschlossen sind, deren Entgasungsleitungen (8, 9) in die jeweils folgenden Mischungsrohre münden und deren .Waschflüssigkeitsabführleitungen (ll, Ij) mit Flüssigkeitspumpen (20, 25) versehen sind und in die vorhergehenden Mischungsrohre münden, wobei die Waschflüssigkeitsableitung (27) des in Gasstromrichtung ersten Flüssigkeitsabscheiders (5) der Waschvorrichtung mit einer Regeneriereinrichtung für die Waschflüssigkeit in Verbindung steht, die ein in das letzte Mischungsrohr (j5) der Waschvorrichtung mündendes Waschflüssigkeitszufuhrrohr (15) aufweist.

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   8. Vorrichtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass in den Waschflüssigkeitsabführleitungen (ll, 13 ) Entspannungsvorrichtungen (17, 22) mit nachgeschalteten Waschflüssigkeitsregeneriereinrichtungen (19, 24) angeordnet sind.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichni, dass die Waschflüssigkeitsregeneriereinrichtungen (19, 24) mit Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen ausgerüstet sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die -^Waschflüssigkeitsabführleitungen von mindestens jeweils zwei aufeinander-folgenden Flüssigkeitsabscheidern (36, 37i 28, 39*) in jeweils eine gemeinsame Waschflüssigkeitsrückführleitung (42, 55) münden, die mit in die Mischungsrohre (28, 29; JO, Jl) führenden Verzweigungen (40, 43J 51* 53) versehen ist.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den gemeinsamen Waschflüssigkeitsrückführleitungen (42, 55) Wärmeaustauscher (47* 58) angeordnet sind.

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   12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsrohre fro, 71, 72) mit Waschflüssigkeitszufuhrleitungen (7J5, "J^, 75) verbunden sind, die von einer gemeinsamen, unbeladenes Waschmittel führenden Leitung (76) abgezweigt sind, und dass die Waschflüssigkeitsabf.uhrleitungen (77, 68, 79) aller Flüssigkeitsabscheider in eine gemeinsame Sammelleitung (80) münden.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Mischungsrohren Schikanen eingebaut sind.

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