METHOD FOR THE MULTISTAGE CO-CONDENSATION OF VAPOURS

Abstract: 1. A method for the multiple stage co-condensing of vapors by coolants in which each condensation stage comprises a separate co-condenser, characterized in that the coolant is cycled in each condensation stage in a circulation system of its own through the respective co-condenser, the overflow of each co-condenser circulation system is fed into the co-condenser circulation system operated at the next higher temperature, and the overflowing diluted coolant is discharged just from the co-condenser circulation system operated at the highest temperature.

Description: Verfahren zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen B e s c h r e i b u n g Die i:rfindun betrifft ein Verfahren zur mehrsturigen Mischkondensation von Dämpfen mit Kühllösungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art Ausserdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahren und die Verwendung des Verfahrens und der Anlage beim Regenerieren von Spinnbadflüssigkeit. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zur nlehrstufigen Mischkondensation der bei Regenerieren von Spinnbadflüssigkeit aus Viskosespinnanlagen entstehenden Brüden, insbesondere mit Natronlauge. Heim Regenerieren von Spinnbadlösungen aus der Viskose- herstellung durch Vakuumkristallisation ist es qebräuchlich, den entstehenden Brüden unter Verwendung von Schwe- felsäure oder Natronlauge zu kondensiearen. Während bei der Verwendung von Schwelelsäure als Kondensationmittel der konuiert tia.; ;erdambf später in einer nhfoltJenden Stufe wieder durch Arbeitsdampf aus dem Spinnbad aus trieben werden muss, hat die Verwendung von Natronlauge zur Kondensation dr bei der VakuumkristallisatioTI aus Spinnbadlösungen entstehenden Vakuumdämpfe den grossen Vorteil, dass die als Nondensationsmittel eingesetzte Natronlauge wieder zur Viskoseherstellung rückgeführt werden kann. Da aber die für die Viskoseherstellung eingesetzte Natronlauge eine hohe Reinheit aufweisen muss, ist es erforderlich, den bei der Vakuumkühlung entstehenden Brüden vor seiner Kondensation zu reinigen. Dies erfolgt zweckmässigerweise ebenfalls unter Verwendung von Natronlauge als Waschflüssigkeit, wobei dann gegebenenfalls in den Vakuumdämpfen noch vorhandener Schwefelwasserstoff gleichzeitig ausgewaschen werden kann. Auch wird dabei die gegebenenfalls in dem Brüden noch vorhandene Restschwefelsäure neutralisiert. Dieses zuletzt beschriebene Verfahren weist zwar den Vorteil einer signifikanten Energieeinsparung auf, nämlich der Einsparung der zum Betrieb der Dampfstrahlapparate erforderlichen Energie, die zum absaugen der beim Abkühlen des Spinnbades entstehenden Brüden erforderlich ist. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch der relativ hohe Verbrauch an Natronlauge. Wird beispielsweise ein Spinnbad von 500c auf OOC abge kühlt, dann hat der in der letzten Stufe der Vakuumkühlanlage entstehende Brüden eine Temperatur von ca. -40C. Wird zur Kondensation dieses Brüden eine Natronlauge verwendet, die mit -30C in den Mischkondensator eintritt und nach Wärmeaustausch mit einer Temperatur von OOC den Mischkondensator wieder verlässt, dann erfordert dies eine Natronlauge, die eine Siedepunktserhöhung von ungefähr 60C gegenüber reinem Wasser aufweist, erfordert also eine Laugenkonzentration von 16 Gew.-% NaOH. Gebräuchlìcherweise wird die Kondensation der bei der Abkühlung von Spinnbadlösungen entstehenden Dämpfe mehrstufig durchgeführt, wobei zweckmässigerweise jeder Stufe der Abkühlungsanlage ein eigener Lauenkondnsator zugeordnet ist. Bei einer solchen mehrstufigen Anlage findet die in dem vorstehenden Beispiel mit praxisnahen Daten erwähnte Erwärmung der Natronlauge von -30C auf 0 C stufenweise statt, so daB beispielsweise in der ersten, kältesten Stufe nur eine Erwärmung der als Kondensationsmittel umlaufenden Natronlauge von -30C auf -2,4 C stattfindet, wobei bei diesem Beispiel von einer gebräuchlichen Auslegung der Anlage mit fünf Kühlstufen ausgegangen wird. Die Natriumhydroxidkonzentration in der als Kühl lauge verwendeten Natronlauge kann dadurch von 16 Gew.-% auf 14 Gew.-% verringert werden. Das bedeutet zwar schon eine beträchtliche Einsparung an Natronlauge, jedoch sind auch die für die 14-prozentige Natronlauge im Rahmen der Viskoseherstellung aufzuwendenden Verfahrenskosten so gross, dass nach wie vor ein dringender Bedarf besteht, diese Kosten weiter zu senken. Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen im allgemeinen und speziell zur mehrstufigen Mischkondensation der bei der Regenerierung von Spinnbadlösungen aus Viskosespinnanlagen entstehenden Dämpfe mit Kühllösungen, speziell mit Natronlauge, sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen eine weitere Einsparung an Solvendum der Kühllösung, speziell NaOHI mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln erzielt werden kann, Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art geschaffen, das erfindungsgema"ss die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist. Die durch die Erfindung geschaffene Anlage speziell zum Regenerieren von Spinnbadflüssigkeit aus Viskosespinnanlagen weist die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 genannten Merkmale auf. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung ist also wesentlich dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anlage zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen , die in mehreren, in Reihe aufeinanderfolgenden Dampfquellen, beispielsweise Vakuumkristallisatoren, entstehen, über jeden jeder einzelnen dieser Stufen zugeordneten Mischkondensator eine Kühllösung oder Kühilauge in einem separaten Kreislauf geführt wird, und dass der bei der Mischkondensation in einem solchen Mischkondensatorkreislauf im wesentlichen durch die Kondensation der Dämpfe entstehende Uberlauf in den nächstwärmeren Mischkondensatorkreislauf der Reihenschaltung überführt wird. Da die Brüdentemperatur in den aufeinanderfolgenden Mischkondensatoren einer mehrstufigen Anlage mit mehrstufiger Dampferzeugung und Dampfkondensation der in Rede stehenden Art abnimmt, kann in den aufeinanderfolgenden Mischkondensatoren auch mit stets geringerer Konzentration des Solvendums in der Kühllösung, speziell also mit zunehmend geringeren Natronlaugekonzentrationen, gearbeitet werden. Dies bedingt beispielsweise bei einer Verwendung von fünf hintereinandergeschalteten Kühlstufen mit jeweils eigenen und in der beschriebenen Weise über ihre Überläufe miteinander in Verbindung stehenden Mischkondensatoren, dass im letzten Mischkondensator mit einer Laugenkonzentration von nur noch 10 Gew.-'t gearbeitet werden kann. Aus dicsn letzten Misch- kondensator läuft dann der in den einzelnen Kondensatoren kondensierte Wasserdampf mit einer Konzentration von 10 Gew.-' Solvendum, speziell also NaOH, aL. Dies bedeutet im Fall der Kondensation der beim Regenerieren vor Spinnbadlösungen entstehenden Dämpfe mit Natronlauge gegenüber den sonst benötigten mindestens 14 Gew.-% NaCh eine wesentliche Einsparung, die sich in der Gesamtbilanz der Viskoseherstellung spürbar bemerkbar macht. Nacheiner Ausgestaltung der Erfindung wird die aus dem wärmsten Mischkondensatorkreislauf abgezogene Kühllösung im Fall der Zellwollfabriken nicht verworfen, sondern zur Abluftreinigung, insbesondere zur Rückgewinnung von Schwefelkohlenstoff und Schwefelwasserstoff aus der Abluft, eingesetzt. Beim Waschen der abgesaugten Abluft mit der aus dem wärmsten Mischkondensatorkühlkreislauf abgezogenen 1 0-prozentigen wässrigen Natronlauge wird der gesamte Schufelwasserstoff aus der Abluft absorbiert. Die so vorgereinigte Abluft wird dann weitergekühlt, vorzugsweise mit Wasser,und anschliessend zur Adsorbtion des restlichen Schwefelkohlenstoff über einen Aktivkohlefilter geleitet. Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Anwendung des Verfahrens auf die bei der Regenerierung von Spinnbadlösungen aus Viskosespinnanlagen entstehenden Dämpfe in Verbindung mit der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt die einzige Figur, nämlich die Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung, Das in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispicl zeigt eine Anlage zum stufenweisen Abkühlen einer Viskosespinnbadlösung mit Brüdenkondensation in und für jede Abkühlungsstufe. Die abzukühlende Spinnbadlösung wird über eine Zulaufleitung 1 dem Vorkühler 2 zugeführt und dort auf 300C abgekühlt. Der bei dieser Abkühlung entstehende Brüden wird über eine Rohrleitung 3 einem Wassermischkondensator 4 zugeführt und dort mit Kühlwasser kondensiert, das über eine Zulaufleitung 33 in den Mischkondensator 4 eintritt und diesen über eine Abzugsleitung 5 verlässt. Das im ersten Vorkühler 2 vorgekühlte Spinnbad wird über eine Rohrleitung 6 in einen nachgeschalteten zweiten Vorkühler 7 überführt. Der im zweiten Vorkühler 7 entstehende Brüden wird über eine Rohrleitung 80 einem Laugenmischkondensator 8 zugeführt und dort mit der regenerierten, also vom Salz befreiten abgekühlten Mutterlauge kondensiert. Das nunmehr auf 200C vorgekühlte Spinnbad wird über eine Rohrleitung 9 aus dem zweiten Vorkühler 7 in die erste von fünf aufeinandertolgenden Kristallisatorstufen 10,11, 12,13 und 14 überführt. In diesen fünf Kristallisatorstufen findet eine stufenweise Abkühlung der Spinnbadlösung auf 0 C statt. Das auf OOC abgekühlte Spinnbad wird dann über eine Rohrleitung 15 und eine Pumpe 16 in einen Eindicker 17 überführt. Das Konzentrat der Spinnbadlösung wird dann über eine Abzugsleitung 18 in eine Zentrifuge 19 überführt. Die über dem Eindicker 17 ablaufende klare Lauge wird über eine Leitung 20 mit der über eine Rohrleitung 21 zugeführten Schleuderlauge aus der Zentrifuge vereinigt und über eine Förderpumpe 32 und eine Druckleitung 22 als Kondensationsmittel in den Mischkondensator 8 überführt. Der in der ersten kühlstufe 10 entstehende Brüden wird über eine Rohrleitung 24 einem ersten Mischkondensator 25 zugeführt. über die Leituny 26 wird unter Zwischen- schaltung einer Pumpe 27 und eines Rückkühlers 28 sowie eine Rücklauf1eitun 29 ein Mischkondenbatorkreislauf für die Kühllosung, hier speziell die Natronlauge, hergestellt. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Kondensation des in der Kristalllsatorstufe 10 entstehenden Brüden gewährleistet. In gleicher Weise weist dl zweite Kühlstufe 11 eine Brüdenabzugsleitung 30, einen Mischkondensator 31, eine Ablaufleitung 34, eine Pumpe 35, einen Rückkühler 3 und eine Rückführungsleitung 37 zum Mischkondensator 31 auf Der in der dritten Kristallisatorstufe 12 entstehende Brüden gelangt über eine Leitung 38 in den Mischkondesator 39, dessen Kondensat über eine Ablaufleitung 40, eine Pumpe 41, einen Rückkühler 42 und eine Rücklaufleitung 43 mit der Kühllösung bzw. Kühlauge im kreislauf geführt wird. Der Brüden aus der viertenKristallisatorstufe 13 wird über eine Rohrleitung 44 auf den Laugenkondensator 45 gegeben und dort kondensiert. Die das Kondensat mitführende Kühl- lösung läuft über eine Ablaufleitung 46, eine Pumpe 47 und einen Rückkühler 48 sowie die Rücklaufleitung 49 wieder zum Mischkühler 45 zurück. In gleicher Weise wird der in der fünften und letzten Sühl- stufe 14 entstehende Brüden über eine Abzugsleitung 50 in einen Mischkondensator 51 überführt und dort mit einer Kühllösung, hier Natronlauge, kondensiert, die mit dem Kondensat über eine Ablaufleitung 52, eine Pumpe 53, einen Rückkühler 54 und eine Rücklaufleitung 55 wieder zum fünften Mischkondensator 51 rückgeführt und umgefalzt wird. Das in dem vorstehend beschriebenen letzten Mischkondensatorkreislauf durch die Kondensation des Brüden aus der fünften Kristallisatorstufe 14 entstehende Überlaufvolumen wird über eine Überlaufieltung 56 aus dem fünften Mischkondensatorkreislauf, hier direkt aus dem fünften Mischkondensator 51, in den nächstWärmnren vierten Mischkondensatorkreislauf, hier also direkt in den vierten Mischkondensator 45, überführt. Der in diesem Mischkondensatorkreislauf primär durch die Brüdenkondensation entstehende Laugenüberlauf wird über eine Uberlaufleitung 57 in den dritten Mischkon densatorkreislauf, hier den dritten Mischkondensator 39, überführt. Der hier entstehende Überlauf wird über eine Uberlaufleitung 58 in den zweiten Mischkondensator 31 und der in diesem entstehende Uberlauf über eine überlaufleitung 59 in den ersten Mischkondensator 25 überführt. Aus diesem ersten Mischkondensator 25 wird dann als überlauf über eine Abzugsleitung 60 die in der Gesamtanlage insgesamt kondensierte Brüdenmenge mit einer relativ geringen Natriumhydroxidkonzentration abgezogen und der weiteren Verwendung zugeführt. Die einzelnen Kondensatoren werden vorzugsweise durch einzeln zugeordnete Dampfstrahlapparate 61, 62, 63, 64, 65, 66 und 67 entlüftet, die in einen Hilfskondensator 68 fordern, in dem der Treibdampf durch Kühlwasser kondensiert wird, das über eine Zulaufleitung 71 zugeführt und über eine Ablaufleitung 72 den Kondensator 68 wieder verlässt. Die Belüftung des Kondensators 68 kann über eine Belüftungsleitung 69 und eine Luftpumpe 70 erfolgen. Zur Entlastung der Luftpumpe kann auch anstelle des Hilfskondensators 68 ein Oberflächenkondensator Verwendung finden, der beispielsweise flit Kühlsole beauischld^, = wird. In den einzelnen Mischkondensatorkreislaufschaltungen erfolgt die Rückkühlung der im Kreislauf geführten Kühl- lösung bzw. Kühllauge in den Rückkullern 28, 36, 42, 48 bzw. 54 unter Verwendung von Kühlsole, die über eine Zulaufleitung 78 duln Rückkühler 54 zugeführt und über eine Ablaufleitung 79 den Rückkühler 28 wieder verlässt. Unter den hier gewählten Betriebsparametern hat die Kühl- sole im Zulauf 78 -3 C und verlässt den Rückkühler 28 mit einer Temperatur von OOC in der Ablaufleitung 79. Alternativ werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Rückkühler 28, 36, 42, 48 und 54 vorzugsweise als Verdampfer, insbesondere Anunoniakverdampfer ausgebildet. Dabei werden die Verdampfer über die Zulaufleitung 78 mit homogenem flüssigem Ammoniak beaufschlagt, der über die Abzugsleitung 79 als Ammoniakdampf in die Kältemaschine rückgeführt wird. Dadurch erübrigt sich die für die Rückkühlung der Kühlsole erforderliche Aufstellung von Rückkühlern. Ausserdem können bei gleichen Leistungskenndaten die Verdampfungsflächen wesentlich kleiner ausgebildet werden, bei den einzelnen Ammoniakverdampfern, wenn diese mit gleicher Ammoniak verdampfungstemperatur betrieben werden, da die im Kreislauf über die Kondensatoren 25, 31, 39, 45 und 51 umgewalzte Kühlflüssigkeit von Stufe zu Stufe zunehmend höhere Temperaturen hat. Dabei kann bei Anlagen mit grösserer Kälteleistung auch mit zwei Kälte- maschinen gearbeitet werden, wobei die Ammoniakverdampfer dann mit unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden können, wodurch eine weitere Energieeinsparung erzielbar ist. Statt der in der Fig. 1 gezeigten Reihenschaltung der Rückkühler 28, 36 42, 48 und 54 können diese Rückkühler auch parallel oder blockweise parallel geschaltet werden, so dass dann entweder jede Rückkühler getrennt oder jeder Rückkühlerblock getrennt mit Kühlmedium beaufschlaqt werden können. Zur Aufrechterhaltung der nach Massgabe der erforderlichen Siedepunktserhöhung erforderlichen Solvendumkonzentration in den einzelnen Mischkondensatorkreisiäufen, hier also zur Aufrechterhaltung der Natronlaugekonzentration in den Laugenkondensatoren, kann jedem der einzelnen separaten Laugenkreisläufe eine hochkonzentrierte Natronlauge über Zulaufleitungen 73, 74, 75, 76 und 77 zudosiert werden. Diese Zudosierung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Ausserdem kann zusätzlich oder alternativ die Natronlaugekonzentration in den einzelnen Mischkondensatorkreisläufen durch eine Steuerung des überlaufs geregelt werden. Wird die über die Zulaufleitung 1 der in Fig. 1 gezeigten Anlage zugeführte Spinnbadlösung,wie in dem hier erläuterten Beispiel angenommen, insgesamt auf 0 C abgekühlt, so muss im Laugenkondensator 51 mit einer 16-prozentigen Natronlauge gearbeitet werden. Diese Konzentration kann in den darauffolgenden Mischkondensatoren 45, 39, 31 und 25 zunehemend geringer werden, und zwar in dem Masse, dass die in der Kette ständig überlaufende Natronlauge schliesslich in der Ablaufleitung 60 am Mischkondensator 25 durch den kondensierten Wasserdampf nur noch eine Konzentration von 10 Gew.-% hat. Diese 10-prozentlge Natronlauge eignet sich ideal zur Abluftreinigung, insbesondere zur Reinigung der in Viskosespinnereien entstehenden Abluft. Das vorstehend im einzelnen beschriebene Verfahren und die Anlage zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen ermöglicht im Fall der Kondensation von Spinnbadbrüden mit den im vorstehend erläutert Beispiel angenommenden Betriebsparametern jedoch nicht nur eine spürbare LL¯ niedrigung der NatronlaugekonzentraLion, ordern ertor- dert auch nur eine um insgesamt etwa 40 t geringere Natronlaugemenge, die im Kreislauf alten zu werden braucht, wenn die entsprechenden Durchlaufwerte mit den Durchlaufwerten verglichen werden, die für den Betrieb bei einmaligem Natronlaugedurchlauf in hinterein nder- geschalteten Kondensatoren nach dem Stand der Technik erforderlich sind. Auch können die Kühlflächen der Langenrückkühler 9S, 36, 42, 48 bzw. 54 gegenüber den im Stand der Technik erforder- lichen Kühlflächen spürbar kleiner ausgelegt werden, da die aus den Laugen.nischkondensatoren ablaufende Kreislauflösung entsprechend der zunehmend höheren Brüdentemperatur in den zugeordneten Stufen des Vakuumkristallisators auf zunehemend höherer Temperatur gehalten werden können. Die dieser Beschreibung beigefügte Zusammenfassung ist Bestandteil der vorliegenden Offenbarung der Erfindurlg.

Claims: Verfahren zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen Patentansprüche 1. Verfahren zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen mit Kühllösungen, wobei jeder Kondensationsstufe ein sepa rater Mischkondensator zugeordnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Kühllösung in jeder Kondensationsstufe über den jeweils zugeordneten Mischkondensator iri einem eigenen Kreislauf geführt wird, und dass der Überlauf aus jedem Mischkondensatorkreislauf in den nächstwärmere Mischkondensatorkreislauf überführt und die überlaufende verdünnte Kühl lösung erst aus dem wärmsten Mischkondensatorkreislauf ausgetracJen wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die Konzentration der ühllösung in jedem Mischkonden satorkreislauf unter Führung durch die benötigte Siedepunkts- erhöhung durch Zudosieren von Solvendum oder konzentrierter Lösung und/oder Uberlaufsteuerung geregelt wird. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e dass die Kühllösung in jedem Mischkondensatorkreislauf durch Kühlsole oder in einem Verdampfer indirekt rück gekühlt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die zu kondensierenden Dämpfe aus dem Regenerierungs- prozess von Spinnbadflüssigkeit aus Viskosespinnlagen stammen und die Kühllösung Natronlauge ist. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die aus dem wärmsten Mischkondensatorkreislauf überlaufende Natronlauge eine Konzentration von unge fähr 10 Gew.-% hat. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die aus wärmsten Mischkondensatorkreislauf überlaufende Natronlauge zur Abluftrienigung einge setzt wird. 7. Anlage zur mehrstufigen Mischkondensation von Dämpfen mit Kühllosunoen, wobei jeder Kondensationsstufe ein separater Mischkondensator zugeordnet ist, g e k e n n z e i c h n e t durch -. eine separat jedem Mischkondensator (25; 31; 39; 45; 52) zugeordnete Kreislaufschaltung (26, 29; 34, 37; 40, 43; 46, 49; 52, 55) rür die Kühllösung und mindestens eine Überlaufleitung (56; 57; 58; 59), für einem Kühllösungs überlauf aus einem Mischkondensatorkreislauf ir den nächst wärmeren Mischkondensatorkreislauf. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch g k e n n z e i c h n e t dass zur Rückkühluncj in den Mischkonderisatorkreislauf- schaltungen ein Verdaiiipfer eingeschaltet ist. 9. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bzw. der Anlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8 bei dem Regenerieren von Spinnbad flüssigkeit aus Viskosespinnanlagen in mehreren in Reihe geschalteten Vakuumkristallisatoren.

Inventors: EBNER, KARL, EBNER, STEFAN, DIPL.-ING.
Applicants: EBNER APPARATE & MASCHBAU
Application year: 1984
Main classification: B01D5
IPC codes: B01D5, D01F13