DE3133803A1 - Vorrichtung zum konzentrieren waessriger loesungen von glykol - Google Patents

Description

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Beschreibung

Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Lösungen von Glykol

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Glykol-Lösungen, durch Multieffekt-Destillation in vertikalen Fxlmaustauschern, die hintereinander in einer oder mehreren vertikalen Kolonne(n) angeordnet sind.

Bisher erfolgte die Konzentrierung . wässriger Glykol-Lösungen durch eine Serie von hintereinander angeordneten Rückkochern und Verdampfern, wie dies in dem Fließschema der Fig. 1 dargestellt ist.

Wässrige Glykol-Lösungen geringer Konzentration werden über eine Leitung 1 in einen Wärmeaustauscher 2 geleitet, wo sie mit Hilfe von Dampf 3 erwärmt werden, woraufhin die Lösung in den ersten Verdampfer V- gelangt. Vom Boden des Verdampfers V₁ wird die etwas angereicherte Lösung abgezogen und über eine Leitung 4 und 5 einem Wärmeaustauscher 6 und von dort in einen zweiten Verdampfer Vj geleitet, aus welchem sie wieder über eine Leitung 7 und einen Wärmeaustauscher 8 und eine Leitung 9 in einen dritten Verdampfer V, überführt wird. Daraus gelangt sie über eine Leitung 10, einen Wärmeaustauscher und eine Leitung 12 in den letzten Verdampfer V., der bei einem Unterdruck von etwa 200 mbar (150 mm Hg) gehalten wird. Der Unterdruck wird mit Hilfe eines Ejektors 16 erzeugt.

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Im Verdampfer V^ wird die Lösung weiter konzentriert und schließlich über eine Leitung 13 mit Pumpe 14 einem Vorratsgefäß 15 zugeführt.

Aus dem Kopf der ersten drei Verdampfer austretende Ströme, enthalten geringere Anteile von Glykol, werden in den Wärmeaustauschern 6,8 bzw. 11 kondensiert und in den Gefäßen 17 bzw. 18 aufgefangen.

Das Kopfprodukt aus dem letzten Verdampfer V, wird in einem Kühler 19 kondensiert und zusammen mit den anderen glykolhaltigen Kondensaten in die Anlage rückgeleitet.

Um übermäßige Glykolverluste in den Dämpfen zu vermeiden, wird Waschwasser über eine Leitung 20 in den Kopf der Verdampfer V^ und V- eingeführt.

Es wurde nun festgestellt, daß dieses bekannte Verfahren zur Konzentrierung verdünnter Glykol-Lösungen sehr viel einfacher und mit geringerem Dampfaufwand in einer einzigen Kolonne durchgeführt werden kann, welche in verschiedene Stufen unterteilt ist und die nach dem Prinzip der Multieffekt-Destil— lation arbeitet unter Anwendung von vertikalen Filmaustauschern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für Konzentrierung wässriger Lösungen von.Glykolen, erfolgt in einer einzigen vertikalen Kolonne, welche in eine Anzahl von zylindrischen * Abschnitten unterteilt ist und jeder Abschnitt aus folgenden Bauteilen besteht: .

a) ein oder mehrere Filmaustauscher mit vertikalen Rohrbündeln ohne äußerem Mantel\

b) eine oder mehrere kleine Tassen, die jeweils an ihrem Boden mit der oberen Rohrplatte von einem der Filmverdampfer des gleichen Abschnitts verbunden ist; die im letzten Abschnitt ohne Film-

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Verdampfern mit dem Rohr in Verbindung steht, welches in das Vorratsgefäß für die konzentrierte Glykol-Lösung

führt; derrobere Teil der Tassen ist mit der unteren Rohrplatte von einem Filmverdampfer des darüberliegenden Abschnitts verbunden und die Tassen im ersten Abschnitt stehen direkt mit den Speiseleitungen ^{f ür d:}*-^{e zu} konzentrierende Glycol-Lösung' in Verbindung. c.) Abdichtungs-System und System für die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit am Boden jeder kleinen Tasse zum Zwecke der Einstellung des Übergangs ^der Glykol-Lösung aus der kleinen Tasse in den darunterliegenden Filmaustauscher;

d) öffnungen im oberen Bereich der Seitenteile jeder kleinen Tasse mit Ausnahme der kleinen Tasse im ersten Abschnitt;

e) elin oder mehrere Siphon-Rohr (e) die in Verbindung stehen mit zwei einander zugeordneten Abschnitten zur Überführung des sich in jedem Abschnitt sammelnden Kondensatsin den nächsten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt mit Speiserohren für die zu konzentrierenden Lösung zu den kleineren Tassen (b) und zur Einführung von 'Sattdampf zum Aufheizen der Lösung ausgestattet ist, während der letzte Abschnitt mit Rohren für den Austrag der Kondensate der konzentrierten Glykol-Lösung und einer Leitung zum Anschluß an das Vakuumsystem ausgestattet ist.

In der Figur 2 ist schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konzentrierung wässriger Lösungen von Glykolen in Form einer vertikalen Kolonne gezeigt. Bei der hier dargestellten Äusführungsform sind vier Abschnitte mit jeweils einer einzigen Tasse und einem einzigen Filmaustauscher in jedem Abschnitt gezeigt.

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In der Kolonne 1 sind die ersten drei Abschnitte 1a, 2a, 3a und die letzten drei Abschnitte 7a, 8a, 9a gezeigt, während die drei mittleren Abschnitte aus Raumgründen entfielen.

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Die zu konzentrierende Lösung, welche warm aus einer Äthylenoxidanlage kommt - die Umsetzung Äthylenoxid mit Wasser zu Glykolen ist exotherm -^ wird ^.über die Speiseleitung 2 auf die erste -Tasse 4 aufgegeben und ο gelangt von dort durch das System für die Abdichtung und Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit 6 in den Filmverdampfer 8,wo sie weiter mit Hilfe über die Leitung zugeführtem Frischdampf erwärmt wird. Die Lösung strömt weiter über die darunterliegenden Tassen und Filmverdampf er^ und wird dabei zunehmend konzentriert, bis in den letzten Abschnitt 9a , wo sie maximale Konzentration erreicht und von wo sie über eine Leitung 10 in ein Vorratsgefäß geführt wird.

Die auf den Tassen entwickelten Dämpfe werden nach den Ableitungen 7 entspannt und außerhalb der Rohre der Filmverdampfer kondensiert, während gleichzeitig die in den Rohren strömende Lösung erwärmt wird.

Die sich am Boden jedes Abschnittes sammelnden Kondensate werden von einem Abschnitt in den anderen Abschnitt über das Siphonrohr 9 geleitet und schließlich über eine Leitung 11 ausgetragen. Die mit Ventilen 12 versehenen Leitungen dienen zur überführung möglicherweise vorhandener inerter Gase in den nächsten Abschnitt bis in den letzten Abschnitt,von wo sie über eine Leitung an das Vakuumsystem abgegeben werden. Om. die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Verfahren und der dafür angewandten Anlagen zu zeigen, wurden folgende Versuche durchgeführt und zwar nach dem

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Stand der Technik und nach der Erfindung in einer einzigen Kolonne, wobei jeweils die gleiche stündliche Menge an Glykol-Lösung bei der gleichen Temperatur und unter dem gleichen Druck konzentriert wurde .. Die Ergebnisse sind in der folgenden Aufstellung gegenübergestellt:

Stand der Technik 12,7 %-ige 41370 kg/h 41370 kg/h

	erfindungs	kg/h
	gemäß
12,7 %-ige	41370	0C
Glykol-Lösung		bar
Temperatur	150
Druck	13

150 ⁰C 13 bar

cone. Lösung erhalten 5900 kg/h 59 52 kg/h

Konzentration 88 Gew."■-%.-£ 84,85 Gew.-% Austrittstemperatur 73 ⁰C 84 ⁰C

Austrittsdruck 0,1 bar 0,2 bar

Dampfverbrauch 1690 kg/h von 3,7 bar 9150 kg/h von 17 bar

Bei diesen Beispiel : betrug die Konzentration der ankommenden Lösung 12,7 Gew.-% und der ausgetragenen Lösung 88 Gew,.-% . Bei Änderungen der Konzentration an der Eintritts- oder Austrittsstelle sind auch Drucke und Temperaturen am Kolonneneintritt und -austritt zu variieren.

Normalerweise wird für eine Glykol-Konzentration von 0 % bis 100 % ein Druck von 20 bis 0,03 bar und eine Temperatur zwischen 200 und 30 ⁰C benötigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch folgende Vorteile au@:

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a) Beträchtliche Einsparung von Heizdampf: der Dampfverbrauch zum Konzentrieren von 41,37 t/h Lösung beträgt bei dem Stand der Technik 9,15 t/h gegenüber etwa 1,69 t/h mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dies entspricht einer Dampfeinsparung von ■

9,15 - 1,69 . 100 = 81,5 %;
9,15

b) Geringerer Aufwand zur Herstellung von Sattdampf

zur Beheizung, da der Dampfdruck bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 3,7 bar ausreicht, während man beim Stand der Technik 17 bar benötigt. Der Druck des Sattdampfs beträgt entsprechend der Anfangs- und Endkonzentration der Lösung 2 bis 4 bar.

c) Größere Einfachheit und Zuverläßigkeit des Systems als Ganzes; die einzige Kolonne nach der Erfindung ersetzt eine Anordnung von mehreren Kolonnen nach dem Stand der Technik.

d) Die geringen Betriebskosten gestatten die Amortisation der Investition für die Anlage innerhalb von etwa zwei Jahren. Die Kosten für eine Anlage nach der Erfindung für die Verarbeitung von 41,37 t/h Lösung werden auf etwa 1050 Millionen geschätzt. Nimmt man eine Arbeitszeit von jährlich 8 000 Stunden an, die Kosten für Sattdampf I von 3,7 bar mit 7 Lire/kg und die Kosten für Sattdampf von 17 bar mit 10 Lire/kg so erreicht man nach der Erfindung eine Einsparung von (10 χ 9150 - 7 χ 1690) χ 8000 = 637,4 Millionen/Jahr, was eine Arrortisation des investierten Kapitals von 1050 Millionen in weniger als zwei Jahren bedeutet.

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Claims (2)

Ansprüche

1.J Vorrichtung zum Konzentrieren wässriger Lösungen von Glykolen nach dem Prinzip der Multieffekt-Destillation, gekennzeichnet durch eine vertikale Kolonne mit übereinander angeordneten vertikalen Filmverdampfern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne in eine Anzahl zylindrischer Abschnitte unterteilt ist, von denen jeder folgende Bauteile enthält:

a) einen oder mehrere Filmverdampfer mit vertikalen Rohrbündeln ohne Außenmantel;

b) eine oder mehrere kleine Tasse(n), jeweils am Boden verbunden mit der oberen Rohrplatte einer der Filmverdampfer des gleichen Abschnitts, wobei im letzten Abschnitt ohne Filmverdampfer die Tasse mit der Leitung zum Vorratsbehälter für konzentrierte Glykol-Lösung verbunden ist,und am oberen Teil der Tassen

mit der unteren Rohrplatte eines Filmverdampfers des darüber angeordneten Abschnitts, während im ersten Abschnitt die Speiseleitung für die zu konzentrierende Glykol-Lösung auf die Tasse führt;

c) ein System zur Aufrechterhaltung und Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit am Boden jeder Tasse zur Einstellung des Flüssigkeitsdurchgangs von der Tasse zum zugeordneten Filmaustauscher;

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d) Öffnungen im oberen Bereich (Seitenbereicht) der Tassen mit Ausnahme der Tasse(n) des ersten Abschnitts;

e) ein oder mehrere Siphonrohr(e) in Verbindung mit zwei aufeinanderfolgende Abschnitte, zur Überführung des Kondensats von einem Abschnitt in deja. nächsten, wobei der erste Abschnitt eine Speiseleitung auf die Tassen des ersten Abschnitts und eine Zuführung für Sattdampf und der letzte Abschnitt Austragleitungen für Kondensat, die konzentrierte Lösung der Glykole'und eine Anschluß- - leitung zum Vakuumsystem aufweist.

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