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(43) Veröffentlichungstag:
28.01.1998 Patentblatt 1998/05 (21) Anmeldenummer: 97110367.6 (22) Anmeldetag: 25.06.1997
European Patent Office
Office europeen des brevets (11) E P 0 8 2 0 7 9 2 A 2 EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
igstag: (51) Int. Gl.6: B01D 1/00, C02F 1/04
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH DE DK ES Fl FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE
(30) Priorität: 23.07.1996 DE 19629641 (71) Anmelder: METALLGESELLSCHAFTAG
60323 Frankfurt am Main (DE)
(72) Erfinder:
• Roller, Günter
61352 Bad Homburg (DE)
• Stein, Dieter
65191 Wiesbaden (DE)
• Wagner, Ulrich, Dr.
06406 Bernburg (DE)
• Englmaier, Ludwig 83308 Trostberg (DE)
(54) Verfahren zum Entfernen von Verkrustungen in Eindampfanlagen (57) Eine Lösung wird zum Eindampfen durch eine
oder mehrere Eindampfstufen (1,2) geleitet. In jeder r-, . Eindampfstufe (1,2) wird die Lösung zwischen einem ' (y- '
Wärmeaustauscher (1 1 ,21) und einem Ausdampfbehäl- f *t ter (12,22) im Kreis geführt und Dampf aus dem Aus- 1 f~~
dampfbehälter (12,22) abgezogen. Zum Entfernen von * ^ Anbackungen wird der Eindampfbetrieb in der betroffe- ^ 1 1 nen Eindampfstufe (1 ,2) unterbrochen, und man leitet f ' f £ ip?' ~*
im Kreislauf durch den Wärmetaustauscher (11,21) und — " TTTT — v^' den Ausdampfbehälter (12,22) der betroffenen Ein- 1I~ f dampfstufe eine mindestens 3 Gew.-% körnige Fest- Jjj| \ y S Stoffe enthaltende Reinigungssuspension. Die lrvf~cp Y Feststoffe, die abrasiv wirken, beseitigen die Anbackun- föi-f+y^ ?19 gen. Vorzugsweise wird die einzudampfende Lösung 13 1$
zum Entfernen der Anbackungen durch die Eindampf- |~3 stufe (1,2) geführt, wobei man den Wärmeaustauscher
(11,21) beheizt und die Reinigungslösung soweit ver- dampft, daß Feststoffe auskristallisieren, wobei eine Reinigungssuspension gebildet wird.
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1 EP 0 820 792 A2 2 Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindamp- fen einer Lösung in einer oder mehreren Eindampfstu- fen, wobei in jeder Eindampfstufe Lösung zwischen einem Wärmeaustauscher und einem Ausdampfbehäl- ter im Kreis gefuhrt und Dampf aus dem Ausdampfbe- hälter abgezogen wird und wobei während des Eindampfbetriebs Stoffe aus der Lösung Anbackungen bilden. Häufig entstehen diese Anbackungen im Bereich der Heizflächen eines Wärmeaustauschers.
In Eindampfanlagen muß man häufig mit Verkru- stungen rechnen, die den weiteren Betrieb behindern oder auch das Abschalten und Reinigen verkrusteter Anlagenteile notwendig machen. Wenn Lösungen bis zur Kristallisation eingedampft werden, bilden sich oft Anbackungen durch Verunreinigungen in der Lösung bereits in Eindampfstufen ohne Auskristallisation durch Ablagerungen von Verunreinigungen.
Üblicherweise ist beim Entfernen der Anbackungen eine zeitaufwendige Demontage der Anlagenteile not- wendig. Wird durch einen Hochdruckwasserstrahl gereinigt, so ist dies teuer und nicht ungefährlich. In manchen Fällen muß vor der Hochdruckreinigung noch eine Vorbehandlung mit speziellen Chemikalien erfol- gen, um die Krusten für die Hochdruckreinigung angreifbar zu machen. In anderen Fällen werden Kru- sten durch Chemikalien aufgelöst. Hierdurch entsteht zusätzlich das Problem der Entsorgung dieser Chemi- kalien.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim eingangs genannten Verfahren Anbackungen schnell und kostengünstig entfernen zu können. Erfindungsge- mäß gelingt dies dadurch, daß man zum Entfernen der Anbackungen den Eindampfbetrieb in der zugehörigen Eindampfstufe unterbricht und im Kreislauf durch den Wärmeaustauscher und den Ausdampfbehälter eine mindestens 3 Gew% körnige Feststoffe enthaltende Reinigungssuspension führt, wobei die Feststoffe abra- siv wirken. Hierbei tragen die Feststoffe die Anbackun- gen beim Hindurchströmen der Reinigungssuspension durch die betroffenen Anlagenteile ab. Es empfiehlt sich, die Reinigungssuspension durch eine Pumpe mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit an den Anbackungen entlangzuführen. Auf diese Weise kön- nen insbesondere Anbackungen an den Heizflächen des Wärmeaustauschers oder auch von anderen Stel- len der Rohrleitungen abgetragen werden.
Der Gehalt an körnigen Feststoffen in der Reini- gungssuspension liegt üblicherweise im Bereich von 3 bis 50 Gew% und vorzugsweise 5 bis 30 Gew%. Die Obergrenze des Feststoffgehalts in der Reinigungssus- pension ist dann erreicht, wenn sich die Suspension aufgrund ihrer Zähigkeit durch eine Pumpe kaum noch im Kreis führen läßt.
Die Reinigungssuspension kann auf verschiedene Weise gebildet werden. Man kann zum Beispiel Wasser oder eine andere Flüssigkeit oder Lösung mit körnigen
Feststoffen, z.B. betriebsfremden Stoffen wie etwa Sand oder anderen unlöslichen Feststoffen vermengen und die Suspension als Reinigungssuspension verwen- den. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die 5 Reinigungssuspension Feststoffe enthält, die beim Ein- dampfen einer Lösung auskristallisieren, wobei es sich um die im Verfahren befindliche, einzudampfende Lösung oder aber auch um eine Fremdlösung handeln kann. Man kann somit also auch eine fertig oder weitge- 10 hend eingedampfte Suspension verwenden, die ausge- fallene Kristalle in ausreichender Konzentration enthält.
Eine sehr zweckmäßige Möglichkeit der Bildung der Reinigungssuspension ergibt sich beim Arbeiten mit mehreren Eindampfstufen. Bilden sich Anbackungen 15 zum Beispiel im Wärmeaustauscher einer Eindampf- stufe, durch die während des Eindampfbetriebs eine praktisch feststofffreie Lösung im Kreis geführt wird, so wird die Stufe zum Entfernen der Anbackungen zunächst aus dem Ausdampfbetrieb ausgekoppelt und 20 auf Reinigungsbetrieb umgeschaltet. Zu diesem Zweck führt man der Stufe einzudampfende Lösung zu, wobei man den Wärmeaustauscher beheizt, so daß die Reini- gungslösung teilweise verdampft und dabei Feststoffe aus der Reinigungslösung auskristallisieren. Die so 25 gebildete feststoffhaltige Reinigungssuspension wird dann noch so lange im Kreis geführt, bis die Anbackun- gen entfernt sind. Es wird zumeist möglich sein, wäh- rend eine Eindampfstufe auf Reinigungsbetrieb geschaltet ist, den Eindampfbetrieb in der übrigen Stufe 30 oder den übrigen Stufen bei Teillast weiterzuführen.
Das Verfahren zum Entfernen von Anbackungen ist für unterschiedliche Eindampfanlagen geeignet, nur beispielsweise seien hier Anlagen zum Eindampfen von NaCI-haltigem Abwasser aus der Rauchgasreinigung 35 von Müllverbrennungsanlagen genannt. Bei den zu ent- fernenden Anbackungen handelt es sich zum Beispiel um Sulfate, Karbonate oder Silikate wie etwa Gips oder Erdalkalikarbonate.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens wer- 40 den mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine zweistufige Eindampfanlage und Fig. 2 eine dreistufige Eindampfanlage in schema-
tischer Darstellung.
45 Gemäß Fig. 1 sind die wesentlichen Teile der ersten Eindampfstufe (1) der indirekte Wärmeaus- tauscher (11), der Ausdampfbehälter (12), die Kreislauf- pumpe (13) und der Ausschleusbehälter (14). Die so einzudampfende Lösung wird durch die Leitung (3) her- angeführt und gelangt durch die Leitung (15) in den Lösungskreislauf und in den Wärmeaustauscher (11), dem man als Heizmedium zum Beispiel Wasserdampf durch die Leitung (16) zuführt. Abgekühltes Heizme- 55 dium wird durch die Leitung (17) entfernt. Erhitzte Lösung gelangt durch die Leitung (18) in den Aus- dampfbehälter, aus dem man durch die Leitung (4) Brü- den abzieht. Die im Kreislauf geführte Lösung verläßt
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den Ausdampfbehälter (12) durch die Leitung (19). Die restliche, bereits aufkonzentrierte Lösung gelangt durch die Leitung (5) und das geöffnete Ventil (6) zum Aus- schleusbehälter (14) und wird durch die Leitung (7) in die Eindampf-Endstufe (2) geführt. Die Stufe (2) arbeitet prinzipiell in der gleichen Weise wie die bereits beschriebene Vorkonzentrierungsstufe (1). Zur End- stufe (2) gehören der Wärmeaustauscher (21), der Aus- dampfbehälter (22), die Kreislaufpumpe (23) und der Ausschleusbehälter (24). Die aus dem Ausdampfbehäl- ter (22) abgezogenen Brüden gelangen zunächst durch die Leitung (8a) zum Kondensator (8), Restgas wird in der Leitung (9) abgezogen. Kristallhaltige Suspension entnimmt man dem Behälter (24) durch die Leitung (25).
Wenn sich in der Vorkonzentrierungsstufe (1), zum Beispiel an den Heizflächen des Wärmeaustauschers (11), störende Anbackungen gebildet haben, schaltet man für diese Stufe den Eindampfbetrieb ab und geht auf Reinigungsbetrieb über. Zu diesem Zweck schließt man das Ventil (6) und führt die einzudampfende Lösung ganz oder teilweise durch die gestrichelt gezeichnete Leitung (3a) direkt in die Endstufe (2). Die Stufe (2) kann hierbei mit Teillast betrieben werden;
zusätzliches Heizmedium in Form von Frischdampf kann man durch die Leitung (4a) heranführen.
Während des Reinigungsbetriebs in der Vorkon- zentrierungsstufe (1) führt man dem Wärmeaus- tauscher (11) durch die Leitung (16) Heizmedium in solcher Menge zu, daß die im Kreislauf geführte Lösung intensiv eingedampft wird und Feststoffe auskristallisie- ren. Die so gebildete Reinigungssuspension wird so lange durch die Pumpe (13), den Wärmeaustauscher (11) und den Ausdampfbehälter (12) im Kreis geführt, bis die störenden Ansätze beseitigt sind. Wahrend die- ser Zeit wird durch die Leitung (3) ein gewisser Teil ein- zudampfende Lösung zugespeist, um die Kristallbildung im Kreislauf der Stufe (1) zu ermögli- chen. Wenn die Ansätze entfernt sind, kann der nor- male Eindampfbetrieb wieder aufgenommen werden.
Beispiel
Man arbeitet mit der Verfahrensführung gemäß Fig.
2 mit 3 Eindampfstufen (1), (2A) und (2). Die Bezugszif- fern haben die bereits zusammen mit Fig. 1 erläuterte Bedeutung. Die Soleleitung (20) verbindet im Normal- betrieb bei geöffnetem Ventil (20a) die Stufe (2A) mit der Stufe (1); durch die Leitungen (4) und (4b) werden Brüden zum nicht dargestellten Wärmeaustauscher der benachbarten Stufe (2A) bzw. (2) geführt. Aus der ein- gedampften Lösung der Leitung (25) trennt man in einer Zentrifuge (26) Salz ab, das man über den Weg (29) abführt. Ein Teil der aus der Zentrifuge kommenden Mutterlauge wird in der Leitung (27) zurück in den Lösungskreislauf der Stufe (2) gegeben, die restliche Mutterlauge wird in der Leitung (28) abgezogen.
Während des Normalbetriebs mit den 3 Eindampf-
stufen (1), (2A) und (2) führt man der Stufe (2A) durch die Leitung (3) pro Stunde 7574 kg Sole mit einem NaCI-Gehalt von 1 23 g/l und einer Temperatur von 55°C zu. Die Sole kommt aus einer Anlage zum Reinigen von 5 Rauchgas einer Müllverbrennungsanlage und enthält neben NaCI insbesondere noch kleine Mengen an Ca-, Sulfat- und Carbonat-Ionen sowie Silikate, die in der Eindampfanlage zur Krustenbildung neigen. Die Lei- tung (3a) wird nicht benutzt. Die Temperaturen in ver- 10 schiedenen Leitungen sind folgende:
Leitung 16 4 4b 8a
Temperatur
130° 85° 70° 55°
C C C C
In der Leitung (1 6) werden 2500 kg/h Wasserdampf 20 von 2,5 bar herangeführt, im Kondensator (8) herrscht ein Druck von 0,1 1 bar, über den Weg (29) werden 621 kg/h NaCI-Kristalle abgezogen, und durch die Leitung (28) entfernt man 956 kg/h Mutterlauge. Insgesamt fal- len in den 3 Eindampfstufen und im Kondensator (8) 25 8500 kg/h Kondensat an, nämlich 6000 kg/h Brüden- kondensat und 2500 kg/h Frischdampfkondensat in der Leitung (17).
Wenn in der Stufe (2A) Krusten zu entfernen sind, wird diese Stufe aus dem Eindampfbetrieb durch 30 Schließen des Ventils (20a) abgekoppelt und die einzu- dampfende Sole in der verringerten Menge von 4900 kg/h durch die Leitung (3a) direkt der Stufe (1) aufgege- ben. Zum Zeitpunkt der Abkopplung beträgt die NaCI- Konzentration in der in der Stufe (2A) umlaufenden 35 Lösung 169 g/l. Durch die Leitung (3) werden dieser Stufe 2651 kg/h der einzudampenden Sole zugeführt, um die Bildung von Salzkristallen herbeizuführen. Nach 7 Stunden enthält die in der Stufe (2A) umgepumpte Suspension 15 Gew.-% Salzkristalle, der Kreislaufbe- 40 trieb mit der Suspension wird weitere 12 Stunden fort- gesetzt, wobei die Anbackungen verschwinden. Die Suspension wird einem Vorratsbehälter für einzudamp- fende Sole zugeführt, und die Stufe (2A) kann dann wie- der in den normalen 3-stufigen Eindampfbetrieb 45 eingeschaltet werden.
Patentansprüche
1. Verfahren zum Eindampfen einer Lösung in einer so oder mehreren Eindampfstufen, wobei in jeder Ein- dampfstufe Lösung zwischen einem Wärmeaus- tauscher und einem Ausdampfbehälter im Kreis geführt und Dampf aus dem Ausdampfbehälter abgezogen wird und wobei während des Eindampf- 55 betriebs Stoffe aus der Lösung Anbackungen bil- den, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Entfernen der Anbackungen den Eindampfbetrieb in der zugehörigen Eindampfstufe unterbricht und
EP 0 820 792 A2 im Kreislauf durch den Wärmeaustauscher und den
Ausdampfbehälter eine mindestens 3 Gew% kör- nige Feststoffe enthaltende Reinigungssuspension führt, wobei die Feststoffe abrasiv wirken
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- 5 net, daß die zum Entfernen der Anbackungen im Kreis geführte Reinigungssuspension Feststoffe enthält, die beim Eindampfen einer Lösung auskri-
stallisieren. 10
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, daß man mit mehreren Eindampfstufen arbei- tet und Anbackungen in einer Eindampfstufe, durch die während des Eindampfbetriebs eine praktisch is feststofffreie Lösung im Kreis geführt wird, dadurch entfernt, daß man eine Reinigungslösung im Kreis durch die Stufe führt, wobei man den Wärmeaus- tauscher beheizt, die Reinigungslösung teilweise verdampft und dabei Feststoffe aus der Reini- 20 gungslösung auskristallisiert und die so gebildete festoffhaltige Reinigungssuspension im Kreis führt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- net, daß man als Reinigungssuspension einzu- 25 dampfende Lösung verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Entfernens von Anbackungen im Wärmeaustauscher einer 30 Eindampfstufe, in welcher nicht die Endkonzentrie- rung erreicht wird, den Eindampfbetrieb in der Stufe, in welche die Endkonzentrierung erreicht wird, fortsetzt.
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