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DE1119228B - Vorrichtung zum Eindampfen von zur Krustenbildung neigenden Loesungen - Google Patents

Vorrichtung zum Eindampfen von zur Krustenbildung neigenden Loesungen

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Publication number
DE1119228B
DE1119228B DEB41065A DEB0041065A DE1119228B DE 1119228 B DE1119228 B DE 1119228B DE B41065 A DEB41065 A DE B41065A DE B0041065 A DEB0041065 A DE B0041065A DE 1119228 B DE1119228 B DE 1119228B
Authority
DE
Germany
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stage
heating
evaporation
steam
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB41065A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans-Eberhar Gottwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CH Boehringer Sohn AG and Co KG
Original Assignee
CH Boehringer Sohn AG and Co KG
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Publication date
Application filed by CH Boehringer Sohn AG and Co KG filed Critical CH Boehringer Sohn AG and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eindampfen von zur Krustenbildung neigenden Lösungen, wobei diese Lösungen in mehreren Stufen durch Schiagenheizkörper erwärmt und verdampft werden.
Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zum Eindampfen krustenbildender Lösungen bekannt. So ist beispielsweise bekannt (deutsche Patentschrift 393 408), die einzudampfenden Lösungen in Rohren zu führen, während die Rohre von außen mit Dampf beheizt werden. Derartige Vorrichtungen sind jedoch für krastenbildende Lösungen unzweckmäßig, weil eine häufige Reinigung der Rohre erforderlich ist, die nicht ohne Betriebsunterbrechung durchgeführt werden kann.
Außerdem ist es bekannt (deutsche Patentschrift 569 860), bei üblichen, mehrstufigen Verdampfern die erste Stufe mit Frischdampf oder Abdampf und die folgenden Stufen mit den Brüden der jeweils vorhergehenden Stufe zu beheizen. Da bei den üblichen Verdampfern jdoch die Lösungen innerhalb von Rohren geführt werden, so müssen auch diese Vorrichtungen häufig abgeschaltet und überholt werden.
Weiterhin ist es häufig üblich (deutsche Patentschrift 445 707, britische Patentschrift 252 505 und USA.-Patentschrift 1390677), bei Mehrstufenverdampfern die Heizflächen von Stufe zu Stufe zu vergrößern, jedoch können allein durch dieses Maßnahme krustenbildende Lösungen noch nicht rationell verdampft werden, wenn nicht sehr konkrete Anweisungen für Temperatur, Drücke, Art des Abzugs u. dgl. gemacht werden. Diese bekannten Anlagen weisen außerdem noch Merkmale auf, wie z. B. Dampfstrahlinjektoren in den Heizkreisen (USA.-Patentschrift 1390 677) oder stehende Rohre für die Lösungen (britische Patentschrift 252 505), durch die eine rationelle Arbeitsweise wegen des komplizierten Aufbaus oder wegen der zahlreichen erforderlich werdenden Instandsetzungsarbeiten verhindert wird.
Ferner ist auch eine Anlage bekannt (deutsche Patentschrift 906 691), die mit geringem Temperaturunterschied zwischen Brüdentemperatur und Heizflüssigkeit arbeiten soll, jedoch handelt es sich bei dieser bekannten Vorrichtung um wenigstens fünfstufige Anlagen, bei denen allein die Anlagekosten einen rationellen Betrieb in Frage stellen.
Gemäß der Erfindung wird nun eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit der man in besonders wirtschaftlicher Weise zur Krustenbildung neigende Flüssigkeiten verdampfen kann, wobei dieses Vorrichtung mit einfachen Mitteln aufgebaut werden kann und nur einer geringen Wartung bedarf, obwohl sie an
Vorrichtung zum Eindampfen
von zur Krustenbildung neigenden Lösungen
Anmelder:
C. H. Boehringer Sohn, Ingelheim/Rhein
Dipl.-Ing. Hans-Eberhard Gottwald,
Ingelheim/Rhein,
ist als Erfinder genannt worden
Wirtschaftlichkeit allen bekannten Einrichtungen dieser Art überlegen ist.
Dieses 2SeI wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Vorrichtung zweistufig ausgebildet ist, wobei der Schlangenheizkörper der zweiten Stufe in an sich bekannter Weise mit den Brüden der ersten Stufe beheizt wird und wobei die Heizfläche des Schlangenheizkörpers der zweiten Stufe das 1,3- bis 2,0fache der Heizfläche des Schlangenheizkörpers der ersten Stufe beträgt und die behandelte Lösung und das Heizmittel der zweiten Stufe vermittels einer an sich bekannten barometrischen Abzugsvorrichtung abgezogen werden.
Die Merkmale der Erfindung, die einzeln bekannt sind, stehen alle in einem wirkungsmäßigen Zusammenhang, und die beanspruchte Kombination kann auch nicht als dem Fachmann naheliegend bezeichnet werden. So ist es überraschend, zum Eindampfen krustenbildender Lösungen Schlangenheizkörper zu verwenden, wenn nur geringe Temperaturunterschiede zwischen den Rohren und der zu verdampfenden Lösung aufrechterhalten werden, da solche Schlangenheizkörper in der Regel nur dann angewendet werden, wenn eine sehr rasche Verdampfung erfolgen soll und daher große Temperaturunterschiede erforderlich sind (deutsche Patentschrift 747576). Außerdem ist ein wirtschaftlicher Betrieb dieser Vorrichtung nur möglich, wenn ein bestimmtes Heizflächenverhältnis eingehalten wird, das innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen liegt. Da bei Schlangenheizkörpern der Strömungswiderstand verhältnismäßig hoch ist und die Brüden notwendigerweise mit geringer Druckdifferenz durch diese Heizkörper geleitet werden, sind die bei Verdampfern üblichen Abzugsvorrichtungen wenig geeignet, und
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nur mit einem barometrischen Abzug des Heizmaterials kann ein befriedigender Betrieb erreicht werden. Die Vorrichtung besteht aus zwei Verdampfungsbehältern, von denen der erste eine mit Heizdampf betriebene Heizeinrichtung hat. Gemäß der Erfindung sind die Heizvorrichtungen als Schlangenheizkörper ausgebildet und Heizfläche und Strömungsquerschnitt dieser Schlangenheizkörper derart bemessen, daß sie von Stufe zu Stufe um einen Faktor zunehmen, der zwischen 1,3 und 2,0 liegt. Weiterhin sind die Verdampfungsräume jeweils durch eine Leitung mit den Schlangenheizkörpern der folgenden Verdampfungsstufen verbunden, wobei in diesen Leitungen gegebenenfalls ein Abscheider vorgesehen sein kann, dessen Sammelraum mit dem Verdampungsraum derjenigen Stufe verbunden ist, aus dem die Brüden entnommen werden.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die einzelnen Verdampfungsräume durch Leitungen, die gegebenenfalls mit einem Regulierventil versehen sein können, miteinander verbunden sind. Diese Regulierventile können entweder von Hand verstellt werden, oder sie werden automatisch durch eine die Dichte oder die in der folgenden Stufe enthaltene Menge anzeigende Vorrichtung gesteuert. Zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdrucks in den einzelnen Verdampfungsstufen ist an der letzten Verdampfungsstufe ein sich nach unten erstreckendes Rohr angeordnet, dessen Länge so bemessen wird, daß das Gewicht der in dem Rohr enthaltenen Flüssigkeitssäule für den entsprechenden Unterdruck sorgt.
Die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht vor allem in der Ersparnis von Heizdampf bis zu etwa 50% und mehr, da man nur die erste Stufe mittels Heizdampf aufheizt, während die zweite Stufe ohne zusätzlichen Energieaufwand durch die Brüden der vorhergehenden Stufe beheizt wird. Die Ersparnis an Kühlmittel (Wasser) beträgt ebenfalls 50% und mehr.
Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform beschrieben.
In dieser Zeichnung sind mit 1 und 2 zwei Verdampfungsbehälter bezeichnet, die durch die Heizschlangensysteme 3 und 4 beheizt werden. Die zu verdampfende Lösung wird durch die Leitung 5 in den Behälter 1 eingespeist, wobei die Einströmgeschwindigkeit gegebenenfalls durch das Ventil 6 reguliert werden kann. Die im Behälter 1 entstehenden Brüden werden durch den Dom 7 und die Leitung 8 in den Abscheider 9 geführt und von dort über die Leitung 10 und die Zweigleitungen 11 und 12 den Heizschlangen 4 zugeführt. Die im Abscheider 9 abgetrennten Flüssigkeitsteilchen werden durch die Leitung 13 in den Behälter 1 zurückgeleitet. Die Leitung 14 mit den Ventilen 15 und 16 verbindet die Behälter 1 und 2 miteinander. Die Brüden der Stufe 2 werden über den Dom 17 und die Leitung 18 in den Abscheider 19 geführt, dessen unteres Ende durch eine Leitung 20 mit dem Behälter 2 verbunden ist. Vom Abscheider 19 werden die Brüden über den Kühler 21, der durch die Leitung 22 mit Kühlmittel versorgt wird, dem Abscheider 23 zugeführt. Zum Abzug der auf die gewünschte Konzentration eingedickten Lösung aus dem Behälter 2 dient eine Leitung 24, die in ein Überlaufgefäß 25 einmündet und von dort über ein Ventil 26 zu dem barometrischen Abzugsrohr 27 führt. Die Leitung 28 dient dem Abzug der in dem Kondensator 21 niedergeschlagenen Flüssigkeit, und die Leitung 29 führt die in dem Abscheider 23 abgeschiedene Flüssigkeit ab. Eine Leitung 30 zweigt von dem Verbindungsrohr des Abscheiders 23 zu einer Vakuumpumpe ab und führt zu dem Abscheider 21, in den das Kondensat der Schlangenheizkörper der zweiten Stufe einmündet.
ίο Durch das Ventil 33 wird der Unterdruck in dem Schlangenheizkörper der zweiten Stufe und damit im Brüdenraum der ersten Stufe reguliert. Ein barometrisches Abzugsrohr 32 führt die sich in dem Abscheider 31 ansammelnde Flüssigkeit ab.
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Arbeitsweise beim Eindampfen an Hand von einigen Beispielen beschrieben.
Beispiel I
Die einzudampfende Lösung wird dem ersten Verdampfer (Stufe 1) zugeführt und durch den darin angeordneten Schlangenheizkörper vermittels eines gesättigten Dampfes von 1080C erhitzt. Der Druck in
as dem Kessel dieser Stufe beträgt dabei 310 Torr, so daß das Wasser bei 78° C siedet. Der Unterdruck im ersten Kessel bleibt in den Heizschlangen des zweiten Kessels erhalten.
Die in der ersten Stufe entstehenden Brüden besitzen eine Temperatur von 780C und heizen den Inhalt des zweiten Verdampfers, der unter einem Unterdruck von 35 bis 40 Torr steht, so weit auf, daß das in diesem Beispiel als Füllung-der zweiten Stufe angenommene Wasser bei 390C verdampft. Der
Heizdampf der zweiten Stufe, d. h. also die Brüden der ersten Stufe, wird beim Durchgang durch den Schlangenheizkörper kondensiert und barometrisch ausgeschieden.
Mit der in diesem Beispiel beschriebenen Vorrichtung kann man Lösungen, die wegen ihrer Krustenbildung in den bisher üblichen Umlaufverdampfern nicht eingeengt werden können, diskontinuierlich oder kontinuierlich eindampfen. Beim diskontinuierlichen Betrieb wird die einzudampfende Lösung in
alle Stufen eingespeist und bis zu der gewünschten Konzentration eingeengt und dann nach Abschalten des Unterdrucks abgelassen.
Beispiel II
In diesem Beispiel wird das kontinuierliche Eindampfen von Lösungen beschrieben. Die Leitung 14 dient dabei der Verbindung zwischen Stufe 1 und 2, durch welche die Lösung kontinuierlich und regelbar aus der Stufe 1 in die Stufe 2 einfließen kann. In der Stufe 1 befindet sich eine Lösung von 16° Be, welche unter einem Druck von 310 Torr durch einen Schlangenheizkörper mit Heizdampf von 1090C zum Sieden erhitzt wird. Zu dieser Lösung fließt durch die Leitung 5 kontinuierlich die Ausgangslösungvon 10Be
zu, wobei der Zulauf so geregelt wird, daß die Konzentration von 16° Be im Kessel aufrechterhalten wird. Die Brüden werden am oberen Rand des Kessels abgeführt und gelangen nach dem Durchlaufen eines Abscheiders 9 in die Schlangenheizkörper 4 der zweiten Stufe, die sie auf etwa 39° C heizen. In der zweiten Stufe befindet sich die Lösung in der gewünschten Endkonzentration von 28° Be. Durch die Verbindung 14 zur ersten Stufe wird fortlaufend eine
derartige Menge der Lösung von 16° Be eingespeist, daß die in der zweiten Stufe verdampfte Lösungsmenge ständig ersetzt wird. Durch das Überlaufsystem 24 bis 27 wird die in der zweiten Stufe eingeenge Lösung laufend barometrisch abgeführt.
Beispiel III
Die in diesem Beispiel angegebenen Werte lassen die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in bezug auf die Ersparnis der Heizenergie besonders klar erkennen. Die Stufe 1 weist eine Heizfläche von 17 qm, die Stufe 2 eine Heizfläche von 26 qm auf. Bei laufendem Betrieb wurden über einen Zeitraum von 250 Minuten die durchgesetzten Lösungsmengen und der Aufwand an Dampf gemessen.
Die eingespeiste Lösung von 10° Be betrug pro Stunde 1800 1. Die bei der zweiten Stufe abgenommene konzentrierte Lösung betrug 5801 von 28° Be. Daraus errechnet sich die Menge des in beiden Stufen verdampften Wassers zu 1800 - 580 = 1220 l/h. Der Dampfverbrauch in der ersten Stufe betrug 750 kg (0,4 atü = 109° C). Verdampft wurden in der ersten Stufe 640 kg Wasser pro Stunde, die am Kondensatfallrohr gemessen wurden. Daraus errechnet sich ein Dampfverbrauch von 1,17 kg Dampf pro Kilogramm Wasser. Der Siedepunkt in der ersten Stufe betrug bei 310 Torr etwa 78° C. Die Konzentration in Stufe 1 und ebenfalls die der überziehenden Lösung in Leitung 14 betrug etwa 16° Be. Die Wassermenge, die in der zweiten Stufe verdampft werden muß, errechnet sich wie folgt: 1220 1 Gesamtwasser weniger 6401 (Kondensat Stufe 2) = 580 l/h, d. h., zum Verdampfen von 5801 Wasser in der Stufe 2 sind 640 kg Brüden der ersten Stufe (310 Torr und 78° C) erforderlich = 1,103 kg Dampf pro Kilogramm Wasser. Der Unterdruck in der zweiten Stufe betrug etwa Torr, der Siedepunkt 39° C.
Die Dampfersparnis errechnet sich aus der Differenz des Dampfverbrauchs für die Verdampfung von 1. In der ersten Stufe werden pro Kilogramm Wasser 1,17 kg Dampf verbraucht. Für die Verdampfung von 12201 wären somit 1427,4 kg Dampf notwendig gewesen. Die tatsächlich aufgewandte Dampfmenge bei zweistufigem Verfahren ist allein für die erste Stufe notwendig und beträgt 748,8 kg, während die zweite Stufe keinen Frischdampf benötigt. Die Ersparnis beträgt damit etwa 47,5%.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH:
    Vorrichtung zum Eindampfen von zur Krustenbildung neigenden Lösungen unter Verwendung von Schlangenheizkörpern, dadurch gekennzeich net, daß die Vorrichtung zweistufig ausgebildet ist, wobei der Schlangenheizkörper der zweiten Stufe in an sich bekannter Weise mit den Brüden der ersten Stufe beheizt wird und wobei die Heizfläche des Schlangenheizkörpers der zweiten Stufe das 1,3- bis 2,0fache der Heizfläche des Schlangenheizkörpers der ersten Stufe beträgt und die behandelte Lösung und das Heizmittel der zweiten Stufe vermittels einer an sich bekannten barometrischen Abzugsvorrichtung abgezogen werden.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 586 163, 747 576,
    293, 861540;
    britische Patentschrift Nr. 252505;
    USA.-Patentschrift Nr. 1390 677.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    © 109 749/490 12.61
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