• 专利附录
  • 专利说明
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  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989012201A1
    申请号:PCT/DE1989/000262
    申请日:1989-04-24
    公开日:1989-12-14
    发明作者:Kurt-Willy Mugele
    申请人:Siemens Aktiengesellschaft；
    IPC主号:F22B3-00
    专利说明:
    [0001] Prozeßanlage
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Prozeßanlage, die mindestens einen Verdampfer für eine Prozeßflüssigkeit, einen diesem nachgeschal¬ teten Kondensator und eine Vakuumpumpe aufweist, in welcher An- läge die Prozeßflüssigkeit in dem Verdampfer unter Vakuum ver¬ dampft und die Brüden über eine an den Verdampfer angeschlossene Absaugleitung durch den Kondensator hindurch zu der Vakuumpumpe geführt sind.
    [0003] Bei derartigen Prozeßanlagen werden die aus dem Verdampferkes¬ sel durch die Vakuumpumpe abgesaugten Brüden in dem Kondensator abgekühlt, so daß die nachgeschaltete Vakuumpumpe in ihrer Bau¬ größe kleiner bemessen werden kann. Der Kondensator benötigt zur Abkühlung der Brüden eine große Kühlwassermenge. Über das Kühl- wasser wird somit der größte Teil der vorher dem Verdampfer zu¬ geführten Heizenergie an die Umwelt abgegeben.
    [0004] Es ist zwar schon bekannt, durch Verwendung von Brüden-Kompres¬ soren die Wärmeausnutzung von Prozeßanlagen zu verbessern. Dies erfordert jedoch eine komplette Neuinstallation dieser Anlagen, wobei speziell dimensionierte Anlagenteile erforderlich sind. Solche speziellen Anlageteile sind durch die Informationsschrift "Mechanische Brüden-Kompressoren" der VDI-Gesellschaft Energie¬ technik vom Januar 1988 bekannt.
    [0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prozeßanlage der gattungsgemäßen Art mit möglichst wenig Installationsaufwand unter Weiterbenutzung der vorhandenen Anlagenteile so umzuge¬ stalten, daß die Wärmeausnutzung wesentlich verbessert ist. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß zwischen dem Verdampfer und dem Kondesator ein die Brüden durch den Kondensator drückender Gasringkompressor in die Absaugleitung geschaltet ist, daß ferner als Kühlflüssig- keit Prozeßflüssigkeit durch den Kondensator geleitet, in diesem erwärmt und danach in den Verdampfer gespeist ist. Ein Gasring¬ kompressor arbeitet ölfrei, so daß keine Verschmutzungsgefahr für den geförderten Brüden besteht. Außerdem läßt sich mit einem Gasringkompressor wirtschaftlich ein höheres Druckverhältnis er- zielen, wodurch der Brüden entsprechend stärker erwärmt wird. Am Kondensator steht damit eine größere Wärmedifferenz an, so daß eine größere Wärmemenge auf die den Kondensator durchströmende Prozeßflüssigkeit übertragen wird. Somit benötigt der Verdampfer zum Verdampfen der Prozeßflüssigkeit wesentlich weniger zusätz- liehe Heizenergie. In den meisten Fällen reicht die durch den Kondensator erfolgte Aufheizung der Prozeßflüssigkeit sogar schon aus, um den Prozeß in Gang zu halten. Dies trägt zur wei¬ teren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Anlage bei. Da durch den Einsatz eines Gasringkompressors die Wirtschaftlich- keit und Betriebssicherheit wesentlich gesteigert ist, lohnt sich vor allem die Umrüstung von kleineren Prozeßanlagen mit Leistungen auch unter 500 kW.
    [0006] Zweckmäßigerweise wird die Prozeßflüssigkeit mittels einer Um- wälzpumpe durch den Kondensator gepumpt. Ist der in der Anlage eingesetzten Vakuumpumpe ein Wärmetauscher zugeordnet, so kann der Rückgewinn der Wärmemenge noch dadurch erhöht werden, daß die Prozeßflüssigkeit durch die Umwälzpumpe ferner über den der Vakuumpumpe zugeordneten Wärmetauscher geführt wird.
    [0007] Die Umrüstung einer Prozeßanlage wird dadurch wesentlich erleich¬ tert, daß der Gasringkompressor und die Vakuumpumpe auf einem ge¬ meinsamen Kastenrahmen angeordnet sind, an dem ferner die für den Anschluß des Gasringkompressors und des Kondensators erfor- derlichen externen Rohranschlüsse vorgesehen sind. Der in Prozeßanlagen meistens anfallende Dampf kann dadurch ge¬ nutzt werden, daß der Gasriπgkompressor von einer Dampfturbine angetrieben wird.
    [0008] Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachfol¬ gend näher beschrieben. Es zeigen:
    [0009] FIG 1 eine Prozeßanlage nach dem Stand der Technik, FIG 2 eine erfindungsgemäß umgestaltete Prozeßanlage.
    [0010] In FIG 1 ist mit 1 ein Verdampfer bezeichnet, in den eine zu verdampfende Prozeßflüssigkeit 2 eingefüllt ist. Handelt es sich bei dem durchzuführenden Prozeß um einen Chargenbetrieb, so wird zu Beginn des Prozesses nur einmal Prozeßflüssigkeit 2 in den Verdampfe 1 eingefüllt. Bei anderer Betriebsart wird gegebenenfalls während des Prozesses fortlaufend neue Proze߬ flüssigkeit 2 in den Verdampfer 1 nachgespeist. Bei der in FIG 1 dargestellten Anlage ist Chargenbetrieb angenommen.
    [0011] Mittels einer z.B. durch Heizdampf gespeisten Heizschlange 3 wird die Prozeßflüssigkeit 2 erwärmt und dadurch verdampft. Durch eine in der Absaugleitung 4 angeordnete Vakuumpumpe 5 wird im Verdampfer 1 ein Vakuum erzeugt, so daß die Verdampfung der Prozeßflüssigkeit 2 schon bei relativ niedrigen Tempera- tureπ erfolgt. Die Absaugleitung 4 ist über einen mit einer Kühlschlange 7 versehenen Kondensator 6 zu der Vakuumpumpe 5 geführt. Damit wird der aus dem Verdampfer 1 abgezogene Brü¬ den durch das den Kondensator 6 durchströmende Kühlwasser ab¬ gekühlt. Da mit der Abkühlung des Brüden eine Volumenverminde- rung verbunden ist, ergibt sich für die Vakuumpumpe 5 eine kleinere Baugröße, als wenn diese dem Verdampfer 1 direkt ohne einen Kondensator 6 nachgeschaltet ist.
    [0012] Der Vakuumpumpe 5, die eine Flüssigkeitsringpumpe sein kann, ist ein Wärmetauscher 8 zugeordnet, der ebenfalls mit einer von Kühlwasser durchströmten Kühlschlage 9 versehen ist. Der durch die Vakuumpumpe 5 mindestens auf Atmosphärendruck ver¬ dichtete Brüden wird mittels einer nachgeschalteten Aufberei¬ tungsanlage 10 zu wieder verwendbarer Prozeßflüssigkeit auf¬ bereitet. Dabei gegebenenfalls anfallende Abgase werden eben- falls entweder zu einer weiteren Verwendung oder zur Abgabe an die Umwelt aufbereitet.
    [0013] Die FIG 2 zeigt nunmehr eine erfindungsgemäß umgestaltete An¬ lage, bei der die im Prozeß anfallende Wärme nicht mehr über Kühlwasser an die Umwelt abgeführt, sondern im Prozeß zur Er¬ wärmung der Prozeßflüssigkeit 2 genutzt wird. In FIG 2 sind die mit der Anlage nach FIG 1 übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in FIG 1 versehen.
    [0014] Bei der umgestalteten Anlage nach FIG 2 ist zwischen dem Ver¬ dampfer 1 und dem Kondensator 6 ein Gasringkompressor 11 in die Absaugleitung 4 geschaltet. Dieser Kompressor 11 verdichtet den aus dem Verdampfer 1 abgesaugten Brüden, wobei eine Erwärmung desselben erfolgt. Hierbei ist die Verwendung eines Gasringkom- pressors 11 besonders vorteilhaft, da wegen des mit solchen Kom¬ pressoren 11 wirtschaftlich erreichbaren höheren Druckverhält¬ nisses eine stärkere Erwärmung des Brüden erfolgt. Anschließend wird der Brüden von dem Gasringkompressor 11 durch den Konden¬ sator 6 gedrückt, durch dessen Kühlschlange 7 nunmehr mittels einer Umwälzpumpe 12 Prozeßflüssigkeit 2 gepumpt wird. Im Kon¬ densator 6 entzieht die Prozeßflüssigkeit 2 dem Brüden Wärme, so daß die gewünschte Volumenreduzierung des Brüden durch Abkühlung wiederum erreicht wird. Die dem Brüden entzogene Wärme wird jedoch nicht mehr an die Umwelt abgegeben, sondern verbleibt durch die Rückführung der Prozeßflüssigkeit 2 von dem Konden¬ sator 6 in den Verdampfer 1 im Prozeß.
    [0015] Zu der Kühlschlange 7 des Kondensators 6 ist noch die Kühl¬ schlange 9 des Wärmetauschers 8 parallelgeschaltet. Somit dient auch die bei der Kühlung der Vakuumpumpe 5 anfallende Abwärme zum Aufheizen der Prozeßflüssigkeit 2. Bei einer derartig umgestalteten Anlage ist in der Regel auch zum Anfahren des Prozesses eine Erwärmung der Prozeßflüssigkeit von außen nicht erforderlich.
    [0016] Wie die Darstellung nach FIG 2 zeigt, bedarf es für die Umge¬ staltung der Anlage lediglich der Installation eines Gasring¬ kompressors 11. Die Umwälzpumpe 12 ist nur dann erforderlich, wenn der durch die natürliche Schwerkraft erfolgende Flüssig¬ keitsdurchsatz bei den Gegebenheiten der bestehenden Anlage keinen ausreichenden Wärmeaustausch ergibt. Mit einer Umwälz¬ pumpe 12 läßt sich jedoch in jedem Fall die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessern, da infolge des höheren Flüssigkeits¬ durchsatzes eine größere Wärmemenge ausgetauscht wird. Die Verrohrung einer bestehenden Anlage kann weitgehend beibehalten werden. Es ist lediglich eine Ergänzung für den Anschluß des Kompressors 11 und der Umwälzpumpe 12 sowie für die Verbindung des Verdampfers 1 mit den Kühlschlangen 7 und 9 des Kondensators 6 und des Wärmetauschers 8 nötig.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Prozeßanlage, die mindestens einen Verdampfer für eine Pro¬ zeßflüssigkeit, einen diesem nachgeschalteten Kondensator und eine Vakuumpumpe aufweist, in welcher Anlage die Prozeßflüssig¬ keit in dem Verdampfer unter Vakuum verdampft und die Brüden über eine an den Verdampfer angeschlossene Absaugleitung durch den Kondensator hindurch zu der Vakuumpumpe geführt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Verdampfer (1) und dem Kondensator (6) ein die Brüden durch den Kondensator (6) drückender Gasringkompressor (11) in die Absaugleitung (4) geschaltet ist, daß ferner als Kühlflüssigkeit Prozeßflüssigkeit (2) durch den Kondensator (6) geleitet, in diesem erwärmt und danach in den Verdampfer (1) gespeist ist.
    2. Prozeßanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß die Prozeßflüssigkeit (2) mittels einer Umwälzpumpe (12) durch den Kondensator (6) gepumpt ist.
    3. Prozeßanlage nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß die Prozeßflüssigkeit (2) durch die Umwälzpumpe (12) ferner über einen der Vakuumpumpe (5) zugeord¬ neten Wärmetauscher (8) geführt ist.
    4. Prozeßanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vakuumpumpe (5) trockenlaufend und ölfrei ist.
    5. Prozeßanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden An- sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gasringkompressor (11) und die Vakuumpumpe (5) auf einem ge¬ meinsamen Kastenrahmen angeordnet sind, an dem ferner die für den Anschluß des Gasringkompressors (11) und des Kondensators (6) erforderlichen externen Rohranschlüsse vorgesehen sind.
    6. Prozeßanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden An¬ sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gasringkompressor (11) von einer Dampfturbine angetrieben ist.
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    优先权:
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