DE686898C - Verfahren zum Eindampfen oder Kuehlen von Fluessigkeiten, insbesondere Salzloesungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Eindampfen oder Kühlen von Flüssigkeiten, insbesondere Salzlösungen Es ist bekannt, das Durchmischen oder ^Rühren von breiigen Flüssigkeiten durchEin. führung von Luft in die Flüssigkeit durchzuführen. Auch wurde zum Rühren der Füllmasse von Maischen die Luft schon durch mehrere senkrechte, unten offene Rohre in die Flüssigkeit geleitet. Die Rohre waren unten derart mit Erweiterungen versehen, daß große Luftblasen in entsprechend längeren Zeitzwischenräumen daraus emporstiegen. Dabei konnte jedes Luftzuführungsrohr mit einer Regelvorrichtur. g ausgestattet sein, durch die der Luftzutritt den Gegendruckverhältnissen entsprechend eingestellt wurde. War z. B. die Zähflüssigkeit der Masse an verschiedenen Stellen des Gefäßes verschieden, so wurde die Luftzufuhr aus den einzelnen Rohren ebenfalls verschieden bemessen.
• Es wurden auch schon Luft oder Dampf-Luft-Gemische in Flüssigkeiten eingeleitet ! während sie unter Vakuum verdampft oder gekühlt wurden. Dies geschah jedoch nicht, um die durch die Dampfentwicklung bedingte Bewegung der Flüssigkeit in einem bestimmten Sinne zu leiten, sondern in der Weise, daß die Dampfentwicklung aus der Flüssigkeit gleichmäßiger gestaltet wurde. War aber bei der Vakuumkühlung oder-verdampfung eine derart gestaltete Bewegung der Flüssigkeit erforderlich, daß Salzabscheidungen und Ansätze Sin den Vakuumbehältern vermieden wurden, 90 wurde diese Bewegung mit Rührwerken bewirkt. Derartige liegende oder stehende Rührwerksverdampfer oder-kristallisatoren sind für das Arbeiten unter Vakuum meistens mehrstufig ausgebildet, z. B. ist das Vakuumgefäß durch Zwischenxvände in etwa drei bis fünf Stufen unterteilt, durch die die zu behandelnde Flüssigkeit nacheinander geführt wird. Dabei nimmt das Vakuum von Stufe zu Stufe zu. Die Rühnverke der einzelnen Stufen sind auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, die sich durch das ganze Gefäß hindurch erstreckt. Da in den einzelnen Stufen des Vakuumgefäßes ein verschiedenes Vakuum herrscht, muß die Rührwerkswelle nicht nur in den Gefäßwandungen, sondern auch in den Zwischenwänden abgedichtet werden. Derartige Vorrichtungen bedingen hohe Anschaffungskosten.
• Die Erfindung hat zum Ziel, die an sich bekannte, zwecks Vermeidung von Ansätzen mit Luft ausgeführte Rührung von Gemischen fester mit flüssigen Stoffen für die Vakuumverdampfung oder Vakuumkristallisation nutzbar zu machen und diese Rührung so auszugestalten, daß sie bei mehrstufiger Vakuumverdampfung oder Vakuumkristallisation brauchbar ist. Nach der Erfindung wird bei der mehrstufigen Verdampfung oder Kühlung von Flüssigkeiten unter Vakuum die Luft getrennt von der Flüssigkeit unten in die einzelnen Verdampfergefäße mit verschiedenen im gleichen Sinn wie das von Stufe zu Stufe zunehmende Vakuum abnehmenden Drücken eingeleitet, so daß einer jeden Stufe ungefähr das gleiche Luftvolumen zugeführt wird, wobei die Luftvolumen der verschiedenen Stufen so bemessen werden, daß sie das Salz in der Wasserdampf entwickelnden Flüssigkeit in der Schwebe halten. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Bewegung der Flüssigkeit in den einzelnen Verdampferstufen erzielt. Die Bewegung, die durch das eingeführte Gas der Flüssigkeit erteilt wird, verhindert dann selbst bei solchen Flüssigkeiten, 'die hohe Gehalte an Feststoffen aufweisen, das Abscheiden und Festsetzen derselben in dem Vakuumgefäß und ist, insbesondere wenn unter höherem Vakuum gearbeitet wird, noch wirksamer als die Bewegung durch Rührwerke. Dadurch, daß den einzelnen Ver--dampferstufen das gasförmige Mittel mit stufemveise abnehmendem Druck zugeführt wird, gelingt es am einfachsten, dem Umstand Rechnung zu tragen, das einerseits das Luftvolumen, das in jeder Stufe wirksam wird, durch das in der betreffenden Stufe herrschende Vakuum bestimmt ist und außerdem der über der Lufteintrittsstelle lastende Druck infolge der verschiedenen absoluten Drücke in den einzelnen Stufen ebenfalls verschieden ist.
• Für das gute Durchmischen und einwandfreie NVeiterbenegen der in der behandelten Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe sind etwa 20 bis So m3/Std. Luft, bezogen auf das jeweilige Vakuum in der betreffenden Stufe, erforderlich. Bei kleineren Apparaten genügen 20 m3, bei größeren muß man bis auf So m3 im Maximum einstellen.
• Die erfindungsgemäß in jede Stufe eingeführte Luft gelangt mit den Brüden in den Kondensator, wobei, wenn in einzelnen oder allen Stufen ein sehr hohes Vakuum aufrechterhalten werden soll, noch eine Fördervorrichtung, z. B. ein Strahlapparat, in die Leitung zum Kondensator eingeschaltet wer-'den kann. In dem Kondensator wird der größte Teil des iii dem Dampf-Gas-Gemisch enthaltenen Wasserdampfes niedergeschlagen, und es kann der Kondensator in bekannter Weise entlüftet werden. Durch die erfindungsgemäß zur Bewegung der Flüssigkeit stenvendete Luft wird zwar bedingt, daß aus dem Kondensator mehr Luft abzuführen ist als bei der bekannten, ohne Gaszufuhr arbeitenden Vakuumkühlung o. dgl., so daß von der Entlüftungsanlage eine höhere Leistung zu bewältigen ist. Die Erhöhung der Leistung ist indessen gering; sie beträgt praktisch nur etwa Io bis 200/0. Es können deshalb auch bereits bestehende Anlagen für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden, ohne daß eine Vergrößerung der vorhandenen Luft^ pumpe notwendig wird. Z. B. kann man sich in der Weise helfen, daß die aus- der -Kon densation abgeführte Luft vorteilhaft mittels Dampfstrahlgebläses komprimiert wird, bevor sie in die Luftpumpe gelangt.
• Mit besonderem Vorteil läßt sich die aus der Kondensation abgeführte Luft für das Verfahren gemäß der Erfindung nutzbar machen. Diese Luft wird dann auf einen Druck komprimiert, der höher ist als der Druck, der über der Einführungsstelle in der Stufe mit dem niedrigsten Vakuum lastet.
• Sie ist dann ohne weiteres geeignet, die Bewegung der Flüssigkeit in den einzelnen Vakuumstufen zu bewirken. Auf diese Weise wird jede zusätzliche Belastung der Entlüftungsanlage vermieden, da die für die Bewegung der Flüssigkeit notwendige Luft ständig im Kreislauf geführt wird.
• Die Zeichnung diene zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
• In Abb. I ist eine für das Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtung beispielsweise schematisch dargestellt. Aus Abb. 2 ist eine besondere Ausführungsform der Luftzuführung ersichtlich.
• Der Kristallisator I ist durch Trennwände 2, 3, 4 in vier Stufen unterteilt. Die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. eine Salzlösung, aus der durch Kühlung Salze abgeschieden werden sollen, tritt durch die Zuleitung 5 in die erste Vakuumstufe cin; sie durchströmt nacheinander die vier Stufen, um bei 6 aus dem Kristallisator abgeführt zu werden. Die crste Vakuumstufe ist durch die Leitung 7 mit dem Einspritzkondensator 8 verbunden.
• Die Brüden der folgenden Vakuumstufenwerden durch die StrahIapparateg, io, II auf den Ko ndensatordruck verdichtet. Beispielsweise wird die Lösung in der ersten Stufe bis auf 250 C, in der zweiten bis auf 150 C, in der dritten bis auf SO C und in der vierten bis auf 20 C abgekühlt. Das Kühlwasser gelangt in den Kondensator s durch die Leitung 12.
• Die Entlüftung des Kondensators erfolgt mittels Luftpumpe 15 unter Zmdschenschaltung eines Dampfstrahlgebläses I3, das zunächst in den Einspritzkondensator 14 fördert, der den Treibdampf des Dampfstrahlgebläses I3 kondensiert. Beispielsweise komprimiert der Strahlapparat I3 von 20 mm Quecksiibersäule bis auf 60 bis 8o mm Quecksiibersäule. Bei 30, 31, 32 und 33 wird Luft in die einzelnen Stufen des Kristallisators eingeführt. Sie bewirkt darin eine starke Bewegung der Flüssigkeit, so daß das Gemisch von Lösung und Salzen, das sich beim Durchgang der Flüssigkeit durch den Kristallisator bildet, unter Vermeidung jeglicher Salzabscheidung im Kristallisator ständig durch die Leitung 6 in gleichmäßiger Nlischung aus dem Gefäß 1 sich entfernen läßt. Selbst bei sehr starker Salzabscheidung, die ein Breiigwerden der Flüssigkeit in der letzten Kühlstufe bedingt, arbeitet das Verfahren gemäß der Erfindung noch durchaus einwandfrei. Das Gemisch von Luft und Brüden strömt durch die Sammelleitung 7 in den Kondensator 8, in dem der größte Teil des Wasserdampfes kondensiert wird. Der nicht kondensierbare Anteil, der nach Kompression im Strahlapparat I3 und Verdichtung des Treibdampfes im Einspritzkondensator I4 in die Leitung 17 übertritt, kann nun teils durch die Luftpumpe 15 aus der Apparatur entfernt und teils durch die Leitung 16 über die Drosselventile I8, J9, 2o; 21 in den Kristallisator zuruckgeführtwerden. Es ist aber auch möglich, die gesamte Luft durch die Pumpe I5 abzusaugen und frische Luft über die Drosselventile in die Vakuumstufen einzufüllren. Auch kann ein Teil der Vakuumstufen mit Frischluft und ein anderer Teil der Vakuumstufen mit Kreis. lauf luft betrieben werden.
• Es steht natürlich nichts im Wege, die Erfindung bei solchen Kristallisatoren anzuwenden, die mit Rührwerken versehen sind, und dabei das Rührwerk ebenfalls noch in Betrieb zu halten.
• Die Luft kann durch einfache Öffnungen oder Düsen in die Vakuumstufen geleitet werden. In manchen Fällen empfiehlt es sich aber, für die Luftzuführung besondere Vorrichtungen anzuwenden, beispielsweise die in Abb. 2 dargestellten. Die durch die Drosselorgane auf den jeweils erforderlichen Druck entspannte Luft tritt in diesem Falle durch die Rohre 23 in die Vakuumstufen ein. Gegebenenfalls können diese Rohre oben geschlossen sein und eine größcre Anzahl von - Offnungen in ihren Wandungen aufweisen.
• Dic Rohre 23 münden in Führungsrohre 25, über denen Einbauten 27 vorgesehen sind.
• Durch diese Vorrichtung läßt sich eine besonders starke Bewegung und Durchmischung der Flüssigkeit erzielen.
• Dieç Erfindung erniöglfcht es, mit einer sehr einfachen Kühlvorrichtung auszukommcn, die keinerlei bewegte, dem Verschleiß unterworfene Teile enthält. Da das bisher erforderliche Rührwerk, die Stopfbuchsen und das Getriebe überflüssig werden, werden die Anlagekosten erheblich vermindert. Durch Elas-Wwegfallen der Stopfbuchsen wird die Apparatur wesentlich vakuumdichter, so daß in vielen Fällen eine Verringerung des Kraftbedarfes der Luftpumpe sich ergibt, insbesondere wenn die in Abb. I dargestellte Schaltung verwendet wird. Auch der Kraftbedarf der Anlage ist günstiger, da das Rührerk entfällt.
• PATNTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Eindampfen oder Kühlen von Flüssigkeiten, insbesondere von Salzlösungen, durch teilweise Verdampfung der bewegten Flüssigkeit unter Vakuum und unter Einführung von Luft in die Verdampfergefäße, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrstufiger Vakuumkühlung oder -verdampfung die Luft getrennt von der Flüssigkeit unten in die einzelnen Verdampfergefäße mit verschiedenen im gleichen Sinne wie das von Stufe zu Stufe zunehmende Vakuum abnehmenden Drükken eingeleitet wird, so daß einer jeden Stufe ungefähr das gleiche Luftvolumen zugeführt wird, wobei die Luftvolumen der verschiedenen Stufen so bemessen werden, daß sie das Salz in der Wasserdampf entwickelnden Flüssigkeit in der Schwebe halten.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Brüden aus den einzelnen Stufen entfernte Luft nach Kondensation des Wasserdampfes zweckmäßig mittels Dampfstrahlgebläses so weit komprimiert wird, daß sie den einzelnen Stufen oder einem Teil derselben zur Bewegung der Flüssigkeit wieder zugeführt werden kann, gegebenenfalls nachdem aus der Luft der Treibdampf des D ampfstrahlgebläses kondensiert worden ist.

   3. Mehrstufiges Vakuumgefäß zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch Lufteinführungen (30, 31, 32, 33) am Boden einer jeden Stufe und durch Strahlapparatc (9, IO, II) zur Förderung des Gemisches von Brüden und Luft aus den unter höchstem Vakuum arbeitenden Stufen nach der Kondensation (8).

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Strahlapparat (13) zur Kompression des aus dem Kondensator (8) abströmenden gasförmigen Mittels und eine Verbindungsleitung (17) von der Druckseite des Strahlapparats zu den Lufteinführungen (30, 31, 32, 33) oder einem Teil derselben.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückführung (17) ein Kondensator (14) eingeschaltet ist.