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Dokumentenidentifikation DE3712253A1 27.10.1988
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung hochviskoser Flüssigkeiten in ein Konzentrat unter Verwendung von Wärmetauschern
Anmelder Bäumer, Josef, Dipl.-Ing.;
Bäumer, Josef, Dipl.-Ing., 4447 Hopsten, DE
Erfinder Bäumer, Josef, Dipl.-Ing.;
Bäumer, Josef, Dipl.-Ing., 4447 Hopsten, DE
Vertreter Jabbusch, W., Dipl.-Ing. Dr.jur., Pat.-Anw., 2900 Oldenburg
DE-Anmeldedatum 10.04.1987
DE-Aktenzeichen 3712253
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse B01D 1/28
IPC-Nebenklasse B01D 1/30   B01D 3/00   F28D 7/00   F02G 5/00   
IPC additional class // B01D 5/00,53/34  

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung hochviskoser Flüssigkeiten in ein Konzentrat, insbesondere zur Eindickung von viskosen Mischungen mit hohem Feststoffanteil, unter Verwendung von Wärmetauschern, die von umzuwandelnden Flüssigkeiten und einem Wärmeträgermedium durchströmt werden.

Es ist bekannt, hochviskose Flüssigkeiten in ein Konzentrat umzuwandeln, indem die Flüssigkeiten durch Wärmetauscher geleitet werden, in denen eine Teilverdampfung der Flüssigkeiten erfolgt, so daß nicht verdampfungsfähige Bestandteile der Flüssigkeiten im aus den Wärmetauschern austretenden Endprodukt in höherer Konzentration vorliegen. Bei der Verarbeitung in großen Mengen anfallender hochviskoser Flüssigkeiten, die konzentriert werden sollen, muß mit kontinuierlichen Verfahren gearbeitet werden, mit dem Nachteil, daß eine Bereitstellung erheblicher Wärmemengen für die Betreibung der Wärmetauscher sichergestellt sein muß. Die laufenden Betriebskosten zur Durchführung der kontinuierlichen Umwandlungsverfahren sind entsprechend hoch. Abgesehen von den hohen Investitionen für leistungsfähige Apparaturen zur Durchführung der Umwandlungsverfahren ist der Betrieb wegen der Erzeugung und Bereitstellung entsprechender Wärmeenergie in der Regel unwirtschaftlich.

Die bei der Umwandlung von Flüssigkeiten in ein Konzentrat freigesetzten Dämpfe und Gase stellen bei bestimmten Flüssigkeiten auch eine erhebliche Umweltbelastung dar, deren Vermeidung weitere erhebliche Investitionsmittel erfordern kann. Dies kann gerade bei Flüssigkeiten, die als reines, nicht weiter verwendbares Abfallprodukt bei industriellen und landwirtschaftlichen Erzeugungsprozessen anfallen, von Nachteil sein, da hohe Investitions- und Betriebskosten die entsprechenden Gewerbebetriebe davon abhalten können, die fortlaufend anfallenden flüssigen Abfälle emissionsfrei und umweltfreundlich zu beseitigen, weil es wesentlich kostengünstiger ist, die Flüssigkeiten unbehandelt irgendwo zu deponieren oder in Gewässer abzuleiten, wobei die erhebliche Umweltbelastung in Kauf genommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem hochviskose Flüssigkeiten unter Vermeidung von schädlichen Emissionen mit geringem Energieeinsatz und somit wirtschaftlich in problemlos zu handhabende und möglicherweise sogar weiterverwendbare Konzentrate umgewandelt werden können.

Zur Durchführung des Verfahrens soll eine geeignete Vorrichtung geschaffen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß ein bei der Erwärmung der Flüssigkeiten freigesetztes Gemisch aus Dämpfen und Gasen aufgefangen und verdichtet wird, daß das verdichtete Gemisch als Wärmeträgermedium durch einen von der Flüssigkeit durchströmten ersten Wärmetauscher geleitet wird und daß das im ersten Wärmetauscher anfallende Kondensat des Wärmeträgermediums durch einen dem Eintritt der Flüssigkeit in den ersten Wärmetauscher vorgeschalteten zweiten Wärmetauscher geleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß der Wärmetauscher, der die Freisetzung von Dämpfen und Gasen aus der in ein Konzentrat umzuwandelnden Flüssigkeit bewirkt, mit dem Gemisch aus Dämpfen und Gasen als Wärmeträgermedium arbeiten kann. Für die Erwärmung des Wärmeträgermediums wird deshalb weniger Energie benötigt. Aus der in ein Konzentrat umzuwandelnden Flüssigkeit freigesetzte Gemische aus Dämpfen und Gasen werden in der Form von Sattdampf aufgefangen, der noch einen vorbestimmten Wärmeinhalt hat. Dieser Sattdampf wird verdichtet und somit einer Druck- und Temperaturerhöhung unterworfen. Das verdichtete Gemisch aus Gasen und Dämpfen kann dann in den Wärmetauscher als Wärmeträgermedium eingegeben werden und bewirkt dort eine erneute Freisetzung von Dämpfen und Gasen, bevor das Wärmeträgermedium aus dem Prozeß zur Umwandlung der eingegebenen Flüssigkeit in ein Konzentrat ausgekoppelt wird.

Die zur Freisetzung des Gemisches aus Dämpfen und Gasen und somit zur Eindickung einer Flüssigkeit notwendige Energie wird durch den erfindungsgemäßen Teilkreislauf wesentlich geringer gehalten, als es bei Bereitstellung erwärmter, durch den Wärmetauscher strömender und dann aus dem Verfahren ausgekoppelter Wärmeträgermedien der Fall ist.

Die bei der Verdampfung aus der Flüssigkeit entzogene Verdampfungswärme wird im Dampf mitgeführt und nach der Verdichtung unter Druck- und Temperaturzunahme wieder in den ersten Wärmetauscher geleitet, wo der Dampf an Wandungen, die ihn von der Flüssigkeit trennen, kondensiert. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme entspricht im wesentlichen der Verdampfungswärme und wird der Flüssigkeit durch die wärmeleitfähigen Wandungen des ersten Wärmetauschers somit wieder zugeführt. Demzufolge ist ein nahezu geschlossener Wärmekreislauf gegeben, der einen niedrigen Fremdenergiebedarf für den Antrieb des Verdichters und die sehr geringe zusätzliche Wärmezufuhr, die praktisch nur dem Ausgleich von Wärmeverlusten im Prozeß dient, begründet. Bei optimal und wirtschaftlich ausgewählten Daten beträgt der Fremdenergiebedarf lediglich einen kleinen Bruchteil der übertragenen Wärmeleistung, der bei bisher üblicher Verdampfung voll durch Heizenergie gedeckt werden muß.

Bei der Durchleitung des überhitzten Gemisches aus Dämpfen und Gasen durch den Wärmetauscher als Wärmeträgermedium erfolgt eine Kondensation der Dämpfe des Gemisches, wobei Kondensat anfällt. Das Kondensat wird erfindungsgemäß aus dem ersten Wärmetauscher abgeleitet und kann mit Vorteil noch als Wärmeträgermedium genutzt werden, das durch einen zweiten Wärmetauscher strömt, welcher dem ersten Wärmetauscher vorgeschaltet ist. Beim fortlaufenden Zustrom der in ein Konzentrat umzuwandelnden hochviskosen Flüssigkeit zum ersten Wärmetauscher muß dieses somit zunächst den zweiten Wärmetauscher passieren und wird dadurch vorgewärmt. Nach dem Austritt aus dem zweiten Wärmetauscher wird das Kondensat aufgefangen, gespeichert oder abgeleitet. Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einzusetzende Energie wird durch die Anordnung des zweiten Wärmetauschers noch besser ausgenutzt.

Nachdem das überhitzte Gemisch aus Gasen und Dämpfen, welches aus der zu behandelnden Flüssigkeit freigesetzt wurde, den ersten Wärmetauscher als Wärmeträgermedium passiert hat und die Dämpfe durch Kondensation aus dem Gemisch separiert sind, stellt die Emission der noch vorhandenen Gase ein weiteres Problem dar, welches nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gelöst wird, daß das aus dem ersten Wärmetauscher austretende vom Kondensat bereits separierte Gasgemisch mit einem fortlaufend zugeführten Gasreinigungsmittel in Kontakt gebracht wird, daß das Gasreinigungsmittel mit den darin gebundenen Gasen einer Mischeinrichtung zugeführt wird und daß die konzentrierte Flüssigkeit nach ihrem Austritt aus dem ersten Wärmetauscher ebenfalls der Mischeinrichtung zugeführt wird.

In dem Gasreinigungsmittel werden, je nach Art des Gasreinigungsmittels, bestimmte Gase gebunden, beispielsweise durch chemische Bindung. Nicht gebundene Gase, was zum Beispiel für die Umwelt keine Belastung darstellende Gase sein können, lassen sich problemlos frei ableiten.

Das Gasreinigungsmittel mit den darin gebundenen Gasen kann, je nach Art der eingesetzten Mittel, ein Produkt entstehen lassen, daß weiterverarbeitet oder weiterverwendet werden kann. Gegebenenfalls ist eine Regenerierung des Gasreinigungsmittels möglich, um beispielsweise brennbare Gase zu gewinnen, die auch am Wärmeerzeugungsprozeß, zum Beispiel für die Überhitzung, wieder beteiligt werden können.

Das Gasreinigungsmittel mit den darin gebundenen Gasen kann auch einer Mischeinrichtung zugeführt werden, in der eine intensive Mischung des verbrauchten Gasreinigungsmittels mit entsprechenden Zusätzen erfolgen kann, um beispielsweise lagerungsfähige oder weiter verarbeitbare Produkte zu erhalten.

Auch die nach ihrem Austritt aus dem ersten Wärmetauscher nunmehr konzentrierte Flüssigkeit kann als Konzentrat einer Mischeinrichtung zugeführt werden, in der entsprechende Zusatzstoffe beigemischt werden.

Das Konzentrat kann auch mit dem verbrauchten Gasreinigungsmittel in der Mischeinrichtung gemischt werden. Dies bietet sich insbesondere bei der Aufbereitung von in der Landwirtschaft in großen Mengen anfallender Gülle an, die zum Beispiel durch Zusatz von ungelöschtem Kalk in an sich bekannter Weise zu einem hochwertigen Düngemittel umgewandelt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Verarbeitung solcher Gülle, wobei als Gasreinigungsmittel ungelöschter Kalk verwendet wird, der dann, nach der Bindung entsprechender Gase in der Mischeinrichtung mit der konzentrierten Flüssigkeit zu einem nahezu trockenen, problemlos absackbaren und lagerungsfähigen Produkt gemischt werden kann.

Nachdem das überhitzte Gemisch als Wärmeträgermedium im ersten Wärmetauscher ausgenutzt ist, wird es aus dem ersten Wärmetauscher gesaugt. Das Verfahren kann mit Unterdruck arbeiten, so daß freigesetzte Gase und Dämpfe auf keinen Fall aus den Apparaturen zur Durchführung des Verfahrens ungewollt austreten können.

Im ersten Wärmetauscher werden Gase und Dämpfe aus der umzuwandelnden Flüssigkeit freigesetzt, aufgefangen, verdichtet und durch eine entsprechende Wärmetauschvorrichtung geschickt, in der eine für einen Ausgleich von Wärmeverlusten und zum Anlaufen des Prozesses notwendige Wärme zusätzlich zugeführt wird. Für die Verdichtung ist der Einsatz eines Verdichters, beispielsweise eines an sich bekannten Radialverdichters, notwendig, für den eine Antriebsmaschine bereitstehen muß. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Antriebsmaschine für den Verdichter eine Brennkraftmaschine eingesetzt, beispielsweise ein Dieselmotor, dessen Abwärme, insbesondere die Abgase, dem verdichteten Gemisch aus Gasen und Dämpfen zugeführt werden kann. Diese besonders vorteilhafte Maßnahme führt zu einer weiteren Energieersparnis bei der Durchführung des Verfahrens.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich aus durch einen ersten Wärmetauscher mit Einlaß und Auslaß für das Wärmeträgermedium und für die Flüssigkeit, durch einen am ersten Wärmetauscher befindlichen Anschluß zur Ableitung des Gemisches aus der Flüssigkeit im ersten Wärmetauscher freigesetzter Gase und Dämpfe, durch einen Verdichter für das abgeleitete Gemisch und durch eine Einrichtung zur zusätzlichen Zufuhr von Wärme zum verdichteten Gemisch, dessen Auslaß für das als Wärmeträgermedium benutzbare Gemisch mit dem Einlaß für das Wärmeträgermedium des ersten Wärmetauschers verbunden ist. Der erste Wärmetauscher hat einen seinem Durchgangsweg des Wärmeträgermediums zugeordneten Kondensatsammler, dessen Ablauf an den Einlaß für ein Wärmeträgermedium eines dem ersten Wärmetauscher vorgeschalteten zweiten Wärmetauschers angeschlossen ist.

Der Auslaß für das Wärmeträgermedium des ersten Wärmetauschers mündet in eine Sammelkammer, die einen Auslaß hat, der mit einer Saugpumpe verbunden ist. Die Saugpumpe saugt das aus dem ersten Wärmetauscher ausgetretene Gasgemisch aus der Sammelkammer ab und führt es einer Gasreinigungseinrichtung zu, die mit der Druckseite der Saugpumpe verbunden ist. Der Gasreinigungseinrichtung ist ein mit den zu reinigenden Gasen in Kontakt bringbares Reinigungsmaterial fortlaufend zuführbar. Dieses Reinigungsmaterial kann zum Beispiel ungelöschter Kalk sein, mit dem sich bei der Behandlung von Gülle entstehende Gase und Dämpfe problemlos reinigen lassen. Aus der Gasreinigungseinrichtung werden Gase, die in dem ungelöschten Kalk nicht gebunden sind, einfach abgelassen. Die abgelassenen Gase stellen insbesondere bei aufzubereitender Gülle keine Umweltbelastung dar. Für das Reinigungsmaterial ist ein Vorratstank vorgesehen, der mit ungelöschtem Kalk gefüllt ist. Der ungelöschte Kalk kann aus dem Vorratstank über entsprechende Fördereinrichtungen fortlaufend abgezogen und der Gasreinigungseinrichtung zugeführt werden.

Der Auslaß des ersten Wärmetauschers, aus dem die Flüssigkeit nach dem Durchlauf durch den ersten Wärmetauscher als Konzentrat austritt, mündet in einen Sammler, der eine Misch- und Austragsvorrichtung aufweist. In der Misch- und Austragsvorrichtung kann, wenn die umzuwandelnde Flüssigkeit Gülle ist, eine Mischung der konzentrierten Flüssigkeit mit ungelöschtem Kalk erfolgen. Konzentrierte, eingedickte Gülle wird durch Zusatz von ungelöschtem Kalk zu einem hochwertigen Düngemittel.

Die Gasreinigungseinrichtung hat ebenfalls einen Austritt für das darin gebundene Gase führende Reinigungsmaterial, das, wie gesagt, ungelöschter Kalk sein kann. Der ungelöschte Kalk mit den darin gebundenen Gasen kann mit besonderem Vorteil an den Eintritt der Misch- und Austragsvorrichtung angeschlossen sein, so daß der an und für sich für die Einmischung in die konzentrierte Flüssigkeit, beispielsweise Gülle, vorgesehene ungelöschte Kalk nach seinem Abzug aus dem Vorratstank zunächst Aufgaben als Gasreinigungsmaterial erfüllt und dann erst der aus dem ersten Wärmetauscher ausgetretenen, konzentrierten Flüssigkeit zugesetzt wird.

Weiterhin zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß der Sammler im Übergangsbereich zur Misch- und Austragsvorrichtung eine betätigbare Durchgangsschleuse hat. Die Durchgangsschleuse bewirkt eine chargenweise Abgabe der aus dem Auslaß des ersten Wärmetauschers austretenden, konzentrierten Flüssigkeit, mit dem Vorteil, daß sich die Druckverhältnisse im Inneren der Vorrichtung, in der die Behandlung der umzuwandelnden Flüssigkeit abläuft, nicht ändern. Dazu hat die Durchgangsschleuse eine von betätigbaren Absperrklappen begrenzte Schleusenkammer, die an eine Saugleitung angeschlossen ist, welche mit der Saugseite der Saugpumpe verbunden ist. Die eine Schleusenkammer begrenzenden Absperrklappen werden abwechselnd betätigt. Zunächst öffnet eine obere Absperrklappe, so daß aus dem ersten Wärmetauscher abgegebene konzentrierte Flüssigkeit in die Schleusenkammer gelangen kann. Nach Schließung der oberen Absperrklappe, öffnet die untere Absperrklappe, so daß der Inhalt der Schleusenkammer nunmehr aus dem Sammler herausfallen kann und in die Mischeinrichtung gelangt. Sobald beide Absperrklappen wieder geschlossen sind, stellt sich vermittels der an die Saugpumpe angeschlossenen Saugleitung ein vorbestimmter Unterdruck in der Schleusenkammer ein, der den Druckverhältnissen im Inneren der gesamten Vorrichtung entspricht. Danach kann die obere Absperrklappe wieder betätigt werden, um erneuten Eintritt von konzentrierter Flüssigkeit zu ermöglichen.

Die Vorrichtung ist für die Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens dadurch geeignet, daß der erste Wärmetauscher als Schneckenwärmetauscher ausgebildet ist. Der erste Wärmetauscher weist zwei teilweise miteinander kämmende hohle Transportschnecken auf, die sich somit selbsttätig reinigen. Die Transportschnecken fördern die in ein Konzentrat umzuwandelnde Flüssigkeit vom Einlaßbereich zum Auslaßbereich. Die Transportschnecken sind in an sich bekannter Weise vom Wärmeträgermedium durchströmbar, so daß sie als Heizflächen wirken.

Das als Trog für die Transportschnecken dienende Gehäuse des ersten Wärmetauschers ist mit besonderem Vorteil doppelwandig ausgebildet, so daß in den dadurch gebildeten Hohlraum ebenfalls Wärmeträgermedium strömen kann, welches auch die Trogwände der Transportschnecken erwärmt und den Vorgang der Freisetzung von Gasen und Dämpfen aus der von den Transportschnecken geförderten Flüssigkeit beschleunigt und fördert.

Die Transportschnecken sind in an sich bekannter Weise längsverstellbar in Lagern gehalten, so daß die selbstreinigende Wirkung eingestellt und auch nachgestellt werden kann.

Jede Transportschnecke weist eine Hohlwelle auf, durch die eine als Kondensatsammler dienende, aus beiden Enden der Hohlwelle herausgeführte Rinne verläuft.

Der erste Wärmetauscher mit seinen Transportschnecken ist mit einer vorbestimmten Steigung eingebaut und fördert die zugeführte Flüssigkeit vom unteren Einlaß schräg nach oben zum oberen Auslaß. In der als Kondensatsammler dienenden, aus beiden Enden der Hohlwelle herausgeführten Rinne kann somit Kondensat abfließen, gesammelt werden und ist, wie bereits beschrieben, im Verfahren der Erwärmung der zugeführten Flüssigkeit noch nutzbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des Prinzips zur Umwandlung hochviskoser Flüssigkeiten in ein Konzentrat unter Verwendung von Wärmetauschern und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Darstellung der wesentlichsten Bauteile.

In Fig. 1 ist das Prinzip des Verfahrens zur Umwandlung hochviskoser Flüssigkeiten in ein Konzentrat schematisch dargestellt. Ein erster Wärmetauscher 1 hat einen Einlaß 2 für umzuwandelnde Flüssigkeit sowie einen Auslaß 3, aus dem die umzuwandelnde Flüssigkeit als Konzentrat austreten kann.

Prinzipiell angedeutet ist, daß die zu behandelnde Flüssigkeit im ersten Wärmetauscher bis zum Flüssigkeitsspiegel 4 eingefüllt ist, so daß eine innere Kammer 5 in die zu behandelnde Flüssigkeit eintaucht. Diese Kammer weist einen Einlaß 6 für ein Wärmeträgermedium auf, welches die in ihm enthaltene Wärme Q in Richtung der hier angedeuteten Pfeile durch die Wandung an die Flüssigkeit abgibt. Das dabei entstehende Kondensat sammelt sich im unteren Bereich, wie es hier durch die gestrichelte Linie 7 angedeutet ist und wird über eine hier schematisch angedeutete Leitung 8 einem zweiten Wärmetauscher 9 zugeführt. Die dem ersten Wärmetauscher 1 zuzuführende, zu behandelnde Flüssigkeit wird durch den zweiten Wärmetauscher 9 in Richtung des Pfeils 10 geleitet, so daß die Flüssigkeit bereits vorgewärmt ist, bevor sie in den ersten Wärmetauscher 1 eintritt. Durch die im ersten Wärmetauscher in die Flüssigkeit eingeleitete Wärme Q erfolgt eine Freisetzung von Gasen und Dämpfen aus der Flüssigkeit, die aufgefangen und, wie hier durch eine Leitung 11 angedeutet, einem Verdichter 12 zugeführt werden. Durch die Verdichtung erfolgt eine Druck- und Temperaturzunahme des Gemisches aus Dämpfen und Gasen, so daß das Gemisch nunmehr als Wärmeträger in den Einlaß 6 eintritt, um die Wärme Q wieder an die Flüssigkeit abzugeben. Durch den Pfeil 13 ist angedeutet, daß eine zusätzliche Wärmezufuhr zum verdichteten Gemisch erfolgen kann, die dem Anlaufen des Verfahrens sowie der Kompensierung möglicher Wärmeverluste dient.

In Fig. 2 ist eine Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Umwandlung hochviskoser Flüssigkeiten in ein Konzentrat schematisch dargestellt. Die umzuwandelnde Flüssigkeit wird über eine hier als strichpunktierte Linie gezeichnete Leitung 14 einer Pumpe 15 zugeführt, die, beispielsweise bei der Verarbeitung von Gülle, als Schneidpumpe ausgebildet ist, die eine Homogenisierung der zugeführten Gülle bewirkt. Von der Pumpe 15 wird die Flüssigkeit über die Leitung 16 dem zweiten Wärmetauscher 9 zugeführt. Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers ist die Flüssigkeit vorgewärmt und gelangt in den Einlaß 2 des ersten Wärmetauschers, was durch die Pfeile 10 angedeutet ist. Der erste Wärmetauscher ist als Schneckenwärmetauscher ausgebildet, der, wie dargestellt, schräg nach oben fördernd aufgestellt ist. Der Schneckenwärmetauscher besitzt Transportschnecken 18, die auf Hohlwellen 17 angeordnet sind. Das als Trog für die Transportschnecken 18 dienende Gehäuse 19 ist doppelwandig ausgebildet. Durch den damit gebildeten Ringraum 20 im Gehäuse kann ein Wärmeträgermedium strömen. Das Wärmeträgermedium tritt am Einlaß 6 in den ersten Wärmetauscher 1 ein und kann sich auf den Ringraum 20 des Gehäuses verteilen sowie durch Bohrungen 21 am unteren Ende der Hohlwelle 17 in die Hohlwelle und die hohle Transportschnecke 18 eintreten. Bei Durchströmung des ersten Wärmetauschers 1 wird die darin eingegebene, durch den zweiten Wärmetauscher 9 bereits vorgewärmte Flüssigkeit weiter erwärmt und während ihrer Förderung mittels der Transportschnecken schräg nach oben, werden Dämpfe und Gase aus der Flüssigkeit freigesetzt. Die Gase und Dämpfe werden am austrittsseitigen Ende des ersten Wärmetauschers aufgefangen und über die Leitung 11 dem Verdichter 12 zugeführt. Der Verdichter wird von einer Brennkraftmaschine 22 angetrieben. Die Abgase der Brennkraftmaschine 22 werden dazu benutzt, das verdichtete Gemisch aus Gasen und Dämpfen in einer ebenfalls als Wärmetauscher wirkenden entsprechenden Einrichtung 23 zu überhitzen, bzw. zusätzlich zu erwärmen und dadurch Wärmeverluste zu kompensieren.

In Fig. 1 ist diese Wärmeabgabe bei 13 angedeutet, wobei hier in Fig. 2 wiederum die gleiche Bezugszahl für den Wärmefluß des Abgases der Brennkraftmaschine 22 verwendet wird.

Das überhitzte Gemisch tritt, wie bereits beschrieben, als Wärmeträgermedium in den Einlaß 6 des ersten Wärmetauschers 1 ein. Bei der Erwärmung der umzuwandelnden Flüssigkeit im ersten Wärmetauscher 1 gibt das Wärmeträgermedium seine Wärme an die Flüssigkeit ab, wobei Kondensat entsteht. Das Kondensat, das innerhalb der hohlen Transportschnecke 18 entsteht, sammelt sich in einer als Kondensatsammler dienenden Rinne 24, welche sich durch die Hohlwelle 17 erstreckt und unten aus der Hohlwelle herausgeführt ist. Das im Hohlraum 20 des Gehäuses 19 des ersten Wärmetauschers 1 anfallende Kondensat fließt unten aus dem Ablaß 25. Das aus der Rinne 24 und dem Ablaß 25 austretende Kondensat wird bei 26 zusammengefaßt und als Wärmeträgermedium dem entsprechenden Einlaß des zweiten Wärmetauschers 9 zugeführt, um eine Vorwärmung der umzuwandelnden Flüssigkeiten zu bewirken, bevor diese in den ersten Wärmetauscher 1 eintreten.

Nachdem das Wärmeträgermedium im ersten Wärmetauscher 1 seinen Wärmeinhalt abgegeben hat, tritt es bei 27 aus dem Ringraum 20 des Gehäuses 19 des ersten Wärmetauschers und bei 28 aus der Hohlwelle der Transportschnecke des ersten Wärmetauschers und in eine Sammelkammer 29 ein, die einen Auslaß 30 hat, der über eine hier angedeutete Leitung 31 mit einer Saugpumpe 32 verbunden ist. Die Druckseite der Saugpumpe ist mit dem Einlaß einer Gasreinigungseinrichtung 33 verbunden, der ein mit den zu reinigenden Gasen in Kontakt bringbares Reinigungsmaterial fortlaufend zuführbar ist, wie es hier durch den Pfeil 34 angedeutet ist. Das Reinigungsmaterial ist, bei der Verarbeitung von flüssiger Gülle, ungelöschter Kalk, der aus einem Vorratstank 35 fortlaufend abgezogen werden kann.

Die durch Verdampfung und Freisetzung von Gasen im ersten Wärmetauscher konzentrierte Flüssigkeit tritt aus dem entsprechenden Auslaß des ersten Wärmetauschers bei 36 in einen Sammler 37 aus, der als Fallschacht ausgebildet ist und im unteren Bereich eine Misch- und Austragsvorrichtung 38 hat. Die Misch- und Austragsvorrichtung besteht aus einer Mischschnecke 39, die von einem Motor 40 angetrieben wird. Aus der Gasreinigungseinrichtung 33 strömen gereinigte Gase in Richtung des Pfeiles 41 frei ab. Das Gasreinigungsmaterial, hier ungelöschter Kalk, an welches sich die bei der Reinigung in der Gasreinigungseinrichtung ausgefällten Gase gebunden haben, wird über eine hier lediglich angedeutete Transportleitung 42 einem Eintritt 43 der Misch- und Austragsvorrichtung 38 zugeführt. Somit wird in der Misch- und Austragsvorrichtung die konzentrierte, aus dem ersten Wärmetauscher 1 ausgetretene Flüssigkeit mit dem aus der Gasreinigungseinrichtung abgezogenen ungelöschten Kalk vermischt. Der Flüssigkeitsanteil im Konzentrat wird durch Ablöschen des ungelöschten Kalks gebunden und die Mischung aus Kalk und Konzentrat kann als Trockenprodukt aus der Misch- und Austragsvorrichtung bei 44 austreten und beispielsweise über ein Förderband 45 zur Weiterverarbeitung abtransportiert werden.

Der Sammler 37 hat im Übergangsbereich zur Misch- und Austragsvorrichtung eine Durchgangsschleuse 46. Die Schleusenkammer 47 der Durchgangsschleuse wird von betätigbaren Absperrklappen 48 und 49 begrenzt. Die Schleusenkammer 47 ist über eine Saugleitung 50 mit der Saugseite der Saugpumpe 32 verbunden. Bei geöffneter Absperrklappe 48 und geschlossener Absperrklappe 49 gelangt vom ersten Wärmetauscher 1 in den Sammler 37 abgegebene konzentrierte Flüssigkeit in die Schleusenkammer 47 der Durchgangsschleuse 46. Durch Schließen der Absperrklappe 48 und anschließendes Öffnen der Absperrklappe 49 kann der Inhalt der Schleusenkammer 47 in die Misch- und Austragsvorrichtung 38 fallen. Nach Schließen der Kammer 49 wird die Schleusenkammer von der Saugpumpe evakuiert, so daß danach die obere Absperrklappe 48 erneut geöffnet werden kann, um eine weitere Charge konzentrierter Flüssigkeit aus dem Sammler 37 abzuziehen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Umwandlung hochviskoser Flüssigkeiten in ein Konzentrat, insbesondere zur Eindickung von Gemischen mit hohem Feststoffanteil, unter Verwendung von Wärmetauschern, die von umzuwandelnden Flüssigkeiten und einem Wärmeträgermedium durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei der Erwärmung der Flüssigkeit freigesetztes Gemisch aus Dämpfen und Gasen aufgefangen und verdichtet wird, daß das verdichtete Gemisch als Wärmeträgermedium durch einen - von der Flüssigkeit durchströmten ersten Wärmetauscher (1) geleitet wird und daß das im ersten Wärmetauscher (1) anfallende Kondensat des Wärmeträgermediums durch einen dem Eintritt der Flüssigkeit in den ersten Wärmetauscher vorgeschalteten zweiten Wärmetauscher (9) geleitet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem verdichteten Gemisch vor der Einleitung in den ersten Wärmetauscher (1) zusätzlich Wärme zugeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem ersten Wärmetauscher (1) austretende, vom Kondensat bereits separierte Gase des Gemisches mit einem fortlaufend zugeführten Gasreinigungsmittel in Kontakt gebracht werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasreinigungsmittel mit den darin gebundenen Gasen einer Mischeinrichtung (38) zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrat nach seinem Austritt aus dem ersten Wärmetauscher (1) ebenfalls der Mischeinrichtung (38) zugeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Gasreinigungsmittel ungelöschter Kalk verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kondensat separierte Gase des Gemisches aus dem ersten Wärmetauscher (1) gesaugt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus der Flüssigkeit im ersten Wärmetauscher (1) freigesetzten Gemisch aus Gasen und Dämpfen die Abwärme (13) einer für den Antrieb eines Verdichters (10) vorgesehenen Brennkraftmaschine (22) zugeführt wird.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen ersten Wärmetauscher (1) mit Einlaß (6) und Auslaß (27, 28) für das Wärmeträgermedium und mit Einlaß (2) und Auslaß (36) für die Flüssigkeit, durch einen am ersten Wärmetauscher (1) befindlichen Anschluß (11) zur Ableitung des Gemisches aus der Flüssigkeit im ersten Wärmetauscher (1) freigesetzter Gase und Dämpfe, durch einen Verdichter (12) für das abgeleitete Gemisch und durch eine Einrichtung (23) zur zusätzlichen Zufuhr von Wärme zum verdichteten Gemisch, dessen Auslaß für das als Wärmeträgermedium benutzbare Gemisch mit dem Einlaß (6) für das Wärmeträgermedium des ersten Wärmetauschers (1) verbunden ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher (1) einen seinem Durchgangsweg des Wärmeträgermediums zugeordneten Kondensatsammler aufweist, dessen Ablauf (24; 25; 26) an den Einlaß für Wärmeträgermedium eines dem ersten Wärmetauscher (1) vorgeschalteten zweiten Wärmetauschers (9) angeschlossen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (27; 28) für das Wärmeträgermedium des ersten Wärmetauschers (1) in eine Sammelkammer (29) mündet, daß ein Auslaß (30) der Sammelkammer (29) mit einer Saugpumpe (32) verbunden ist und daß die Druckseite der Sauggpumpe (32) mit dem Einlaß einer Gasreinigungseinrichtung (33) verbunden ist, der ein mit den zu reinigenden Gasen in Kontakt bringbares Reinigungsmaterial fortlaufend zuführbar ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorratstank (35) für Reinigungsmaterial vorgesehen ist.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (36) des ersten Wärmetauschers (1) für das Konzentrat in einen Sammler (37) mündet, der eine Misch- und Austragsvorrichtung (38) aufweist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasreinigungseinrichtung (33) einen Austritt für das darin gebundene Gase führende Reinigungsmaterial aufweist, der an einen Eintritt (43) der Misch- und Austragsvorrichtung (38) angeschlossen ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (37) im Übergangsbereich zur Mischund Austragsvorrichtung (38) eine betätigbare Durchgangsschleuse (46) hat.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an eine von betätigbaren Absperrklappen (48; 49) begrenzte Schleusenkammer (47) der Durchgangsschleuse (46) eine Saugleitung (50) angeschlossen ist, die mit der Saugseite der Saugpumpe (32) verbunden ist.
  17. 17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher (1) als Schneckenwärmetauscher ausgebildet ist.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenwärmetauscher schräg nach oben fördernd aufgestellt ist.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher (1) zwei teilweise miteinander kämmende hohle Transportschnecken (18) aufweist.
  20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das als Trog für die Transportschnekken (18) dienende Gehäuse (19) des ersten Wärmetauschers (1) doppelwandig ausgebildet ist.
  21. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportschnecken (18) längsverstellbar in Lagern gehalten sind.
  22. 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß jede Transportschnecke (18) eine Hohlwelle (17) aufweist, durch die eine als Kondensatsammler dienende, aus beiden Enden der Hohlwelle (17) herausgeführte Rinne (24) verläuft.






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