pour l'invention intitulée:
Les évaporateurs se composent en général d'un
souvent
dispositif de chauffage composé/de tuyaux, d'un
espace servant à la précipitation des gouttelettes, des
bulles entraînées par les buées et auquel on peut ad-
joindre un séparateur spécial, en outre des dispositifs pour l'alimentation et la vidange des solutions. On emploie le plus souvent des évaporateurs à tuyaux perpendiculaires ou inclinés, dans lesquels la solution à évaporer circule régulièrement avant d'atteindre le degré d'évaporation voulu.
Cette manière d'évaporation expose la solution comparativement assez longtemps à l'effet de la chaleur,
ce qui altère souvent les matières ainsi traitées. La durée moyenne pendant laquelle la solution est soumise au chauffage dans l'évaporateur est de fait d'autant plus petite que le
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capacité de l'évaporation, On obtient une valeur minimale, lorsque la solution ne forme que de minces couches sur les palais' de l'appareil.
Pour arriver à cette valeur minimale, on a construit d'une part des évaporateurs à couches minces dans lesquels la solution tombe sur une plaque de distribution rotative qui lance la solution contre des parois chauffées ayant forme d'entonnoir; d'autre part on connait des évaporateurs par ruissellement dans lesquels le liquide ruisselle en cascade sur des parois chauffées. Différents dispositifs sont connus pour l'obtention de minces couches liquides. Dans un appareil courant, le liquide tombe par exemple du haut de l'appareil
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la surface interne ondulée de l'appareil. Dans une autre construction, la mince couche liquide coule dans l'espace vide forme par deux tubes emboîtés l'un dans l'autre.A la place de la plaque de distribution, on emploie aussi un anneau de distribution qui, muni de trous à sa partie inférieure, partage le liquide en minces couches sur
la paroi intérieure de l'évaporateur. On peut aussi se servir d'une plaque oblique montée sur deux axes qui répartit le liquide également sur toute la surface intérieure de l'appareil: un tel dispositif ne peut
être employé que pour la distillation et non pour l'évaporation, parce que les minces couches du liquide sont partagées sur toute la surface des parois et aussi dans leur partie inférieure, ce qui rend alors le temps d'évaporation insuffisant.
Les évaporateurs par ruissellement ne se prêtent qu'à l'évaporation de solutions fournissant des cristaux bien constitués comme par exemple le sel de cuisine, ou aussi pour la distillation de liquide qui ne laisse pas
de résidu solide. Si le produit d'évaporation est pâteax, ils sont alors inutilisables, car la surface de chauffe se recouvre d'une croûte ou couche solide: celle-ci empêche d'une part la transmission de chaleur et provoque d'autre par des altérations nuisibles à la solution à évaporer ou à la pâte obtenue.
La présente invention permet justement d'employer l'évaporateur par ruissellement pour évaporer les liquides qui fournissent habituellement une croûte isolante sur les par cas de chauffe.
Un tube perpendiculaire a (Fig.l), chauffé extérieurement d'une façon quelconque, a une surface
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tourne autour de l'axe longitudinal du tuyau et a une arète dont toute la longueur a la forme de la surface intérieure du tube. La solution est introduite en c dans le haut du tube, est entraînée par les palettes de l'agitateur et est projetée sur les parois internes du tube qui servent de parois de chauffe. la solution coule le long des parois sous l'influence de la pesanteur; elle est continuellement dispersée à nouveau sur les parois par l'agitateur à palettes et sort,pour
finir, du tube en d après évaporation. Les buées sortent
du haut du tube en e et sont condensées de la manière habituelle.
La formation de n'importe quelle couche ou croûte
est rendue impossible par ce simple dispositif qui peut suivant les cas être construit facilement avec des matériaux appropriés. Comme avantage supplémentaire, il faut noter
la suppression de l'écume, de sorte que même des solutions écumant fortement peuvent y être .évaporées. Le mouvement
de la palette détruit continuellement la couche-limite
qui se forme sur la surface de chauffe, ce qui augmente considérablement la transmission de chaleur et la capacité d'évaporation de l'appareil.
Le chauffage du tube peut se faire à la vapeur, par
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chauffage permet de fixer à volonté le degré d'évaporation de la solution.
L'évaporation peut aussi se faire dans le vide,
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vidange approprié, de préférence par exemple avec une
pompe à engrenage d' (fig.l).
Le nettoyage de l'installation peut se faire simple-
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en maintenant le chauffage.
Le tube d'évaporation a' peut aussi avoir une surface ondulée: dans ce cas l'arête de l'agitateur b' doit posséder un relief qui épouse la forme ondulée du tube
(fig.4) .
L'agitateur a deux ou plusieurs palettes composées
soit d'une surface plane entière ou perforée, soit de treillis. Les palettes peuvent être également réglables et fixées à
cet effet sur des bras spéciaux. Elles peuvent être munies de charnières ce qui permet à l'arête de s'appliquer sur la surface intérieure du tube sous l'influence de la force centrifuge. L'agitateur peut enfin se composer d'un cadre épousant exactement la forme intérieure du tuyau. La solution introduite dans l'appareil est projetée aux parois par une plaque circulaire f qui tourne avec l'agitateur. Une autre plaque fixe g retient les gouttelettes du liquide lors de leur entraînement par
les buées.
Pour augmenter l'action de l'évaporation, il est
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même du dispositif suivant figure 2. L'agitateur se compose d'un cadre h qui tourne autour du condensateur. L'eau de réfrigération est introduite par l'axe de l'agitateur en i et circule à travers une série de cascades k. Les buées formées sur les parois de l'évaporateur ne sont pas condensées
en dehors de l'appareil, mais n'ont qu'à parcourir le court chemin entre la paroi et l'axe de l'agitateur, où. elles sont immédiatement condensées et éliminées avec l'eau réfrigérante.
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est possible de travailler dans le vide. Dans ce cas, les valeurs non condensées sont éliminées en m. Au lieu de colonne barométrique on peut aussi employer une pompe à vide par voie humide ou une pompe à anneaux liquides pour maintenir le vide.
Enfin , suivant figure 3, le réfrigérant peut aussi être construit dans un système indépendant, dans lequel un liquide Quelconque peut être employé pour refroidir. Le liquide réfrigérant passe du tuyau n dans le premier plateau réfrigérant o, passe ensuite dans le deuxième plateau réfrigérant p et ainsi de suite à travers les autres plateaux et sort de
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plateaux et le liquide condensé coule séparément par les tubes r dans les récipients correspondants s, dans lesque� les différentes fractions sont rassemblées. Les gaz non
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Inefficacité de la distillation fractionée en variant le degré de chauffage à différents endroits de l'évaporateur.
Il est en outre possible d'arranger ces dispositifs de telle façon qu' au lieu d'un seul évaporateur plusieurs tubes
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dans l'espace donné une bien plus grande surface de chauffe et partant une plus grande capacité.
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seulement à l'évaporation et à la distillation fractionnée, mais aussi à l'exécution de réactions chimiques.Dans ce but le haut de l'appareil possède plusieurs tubes d'introduction pour les liquides à faire réagir. Une évaporation peut être combiné à la réaction chimique elle-même. Comme ce dispositif détruit l'écume déjà au début, il est possible d'effectuer en un temps très court des réactions qui sans cela exigent un temps très long. En outre l'appareil permet une exécution continue de réactions, qui sans cela doivent être faites
à charges successives.
Exemples:
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concentré liquide.
L'essai est effectué avec un évaporateur dont le
tube mesure 60 cm de long et 7 cm de diamètre, ce qui fait une surface de chauffe de 0,13 m . L'arête des palettes de l'agitateur se trouve à 0,5 - 1,0 mm de la surface intérieure du tube. Cet agitateur fait environ 500 tours à la minute.
Le moût de poires employé a un poids spécifique de 1,0427 et contient Il,0 % de matière sèche. En 48 minutes,
12,7 kg de moût furent réduits à 2,9 kg de concentré de poids spécifique 1,2670 avec 56,2�o matière sèche. La température
de la vapeur dans le manteau de chauffe est 1020 C, le con-
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à une colonne d'eau de 8,5 m.
<EMI ID=16.1>
2,9 kg de concentré donne une quantité d'eau distillée de 9,8 kg. En tenant compte de la teneur en eau avant et après l'évaporation, l'eau évaporée est de 10,02 kg. La moyenne de 9,9 kg. eau évaporée en 48 minutes correspond à une
�1 évaporation de 96 kg d'eau à l'heure pour une surface de
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Exemple 2: Évaporation du concentré jusqu'à la consistance
pâteuse.
Le même appareil que celui employé dans l'exemple 1
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Ce deuxième essai donne une évaporation à l'heure
<EMI ID=19.1>
valeur presque égale à celle du premier essai. Cela est d'autant plus remarquable, que les autres évaporateurs fournissent une capacité d'évaporation qui baisse visiblement avec l'augmentation de la viscosité de la solution à évaporer.
exemple 3: Évaporation de l'arôme jusqu'à consistance pâteuse.
Dans le même évaporateur que pour l'essai 1, on
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<EMI ID=21.1>
matière sèche. la température de la vapeur dans le manteau est de 95[deg.] C, celle de la pâte au sortir de l'appareil de
<EMI ID=22.1>
La capacité de l'évaporation est de 81 kg d'eau par
<EMI ID=23.1>
concentré.
Même appareil que pour les essais précédents.Par contre l'agitateur tourne à 1300 tours à la minute et la température de la vapeur du manteau est portée à 120[deg.] 0.
Le vide de l'appareil comporte environ 8 m de colonne d'eau.
25 kg. de jus de pommes sont concentres à 9,2 kg
en 30 minutes, le réfrigérant condensant 15,1 litres d'eau.
L'évaporation moyenne comporte 15,5 litres en 30 minutes, ce qui correspond à une évaporation de 238 litres
<EMI ID=24.1>
Exemple 5: Evaporation de l'arome jusqu'à consistance
pâteuse.
<EMI ID=25.1>
de hauteur et 14 cm de diamètre, ce qui donne une surface de
<EMI ID=26.1>
la pression dans 1'évaporateur correspond à. 64 mm colonne de 'mercure.
Après que l'appareil eût marché un certain temps, l'arôme fut évaporé et on obtient un condensât de 98 litres d'eau à l'heure, ce qui correspond à un rendement de 196 litres d'eau à l'heure par m de surface de chauffe. Exemple 6: Détermination de la capacité d'évaporation de
l'eau.
Le même appareil que celui de l'exemple 5 évapore
210 litres d'eau à l'heure lorsqu'on travaille sous les mêmes conditions et qu'on introduit de l'eau dans l'appareil au lieu de tout autres liquide à évaporer.La capacité de
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face de chauffe.
Revendications :
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1. Dispositif pour évaporer, concentrer et distiller dés solutions, de même que pour exécuter des réactions
<EMI ID=29.1>
ou oblique muni d'un agitateur à palettes, qui disperse immédiatement sur les parois intérieures du tube les liquides introduit dans le haut de l'appareil, et dont les arètes épousent la forme du tube tout en empêchant la formation de croûtes sur les parois.
2. Dispositif pour évaporer, concentrer et distiller des solutions, de même que pour exécuter des réactions
for the invention entitled:
Evaporators generally consist of a
often
heating device consisting of / of pipes, a
space used for the precipitation of droplets,
bubbles entrained by the vapors and to which we can add
attach a special separator, in addition to devices for feeding and emptying solutions. Evaporators with perpendicular or inclined pipes are most often used, in which the solution to be evaporated circulates regularly before reaching the desired degree of evaporation.
This manner of evaporation exposes the solution comparatively long enough to the effect of heat,
which often alters the materials thus treated. The average time during which the solution is subjected to heating in the evaporator is in fact all the smaller as the
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evaporation capacity. A minimum value is obtained when the solution forms only thin layers on the palates of the apparatus.
To achieve this minimum value, we have built on the one hand thin-film evaporators in which the solution falls on a rotary distribution plate which launches the solution against heated walls in the form of a funnel; on the other hand, we know trickling evaporators in which the liquid cascades down heated walls. Various devices are known for obtaining thin liquid layers. In a common device, the liquid falls, for example, from the top of the device
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the corrugated internal surface of the device. In another construction, the thin liquid layer flows into the empty space formed by two tubes nested one inside the other. Instead of the distribution plate, a distribution ring is also used which, provided with holes to its lower part, divides the liquid into thin layers on
the inner wall of the evaporator. It is also possible to use an oblique plate mounted on two axes which distributes the liquid evenly over the entire interior surface of the device: such a device cannot
be used only for distillation and not for evaporation, because the thin layers of the liquid are distributed over the entire surface of the walls and also in their lower part, which then makes the evaporation time insufficient.
The trickle evaporators are only suitable for the evaporation of solutions providing well-formed crystals such as, for example, cooking salt, or also for the distillation of liquid which does not leave
of solid residue. If the evaporation product is pasty, then they are unusable, because the heating surface is covered with a crust or solid layer: this prevents on the one hand the transmission of heat and causes other harmful alterations. to the solution to be evaporated or to the paste obtained.
The present invention precisely allows the use of the trickle evaporator to evaporate the liquids which usually provide an insulating crust on the heaters.
A perpendicular tube a (Fig.l), heated externally in some way, has a surface
<EMI ID = 3.1>
<EMI ID = 4.1>
rotates around the longitudinal axis of the pipe and has an edge the entire length of which is shaped like the inner surface of the pipe. The solution is introduced at c in the top of the tube, is entrained by the agitator paddles and is projected onto the internal walls of the tube which serve as heating walls. the solution flows along the walls under the influence of gravity; it is continuously dispersed again on the walls by the paddle agitator and comes out, to
finish, from the d tube after evaporation. The fogs come out
from the top of the e-tube and are condensed in the usual manner.
The formation of any layer or crust
is made impossible by this simple device which can, depending on the case, be easily constructed with suitable materials. As an additional advantage, it should be noted
removing the scum, so that even strongly foaming solutions can be evaporated therein. Movement
of the pallet continuously destroys the boundary layer
which forms on the heating surface, which considerably increases the heat transmission and the evaporation capacity of the device.
The heating of the tube can be done with steam, for
<EMI ID = 5.1>
heating allows the degree of evaporation of the solution to be set at will.
Evaporation can also be done in a vacuum,
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appropriate drain, preferably for example with a
gear pump (fig.l).
Cleaning the installation can be simple-
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while maintaining the heating.
The evaporation tube a 'can also have a corrugated surface: in this case the edge of the agitator b' must have a relief which matches the corrugated shape of the tube
(fig. 4).
The agitator has two or more composite pallets
either of an entire flat or perforated surface, or of a mesh. The paddles can also be adjustable and fixed to
this effect on special arms. They can be provided with hinges which allows the ridge to rest on the inner surface of the tube under the influence of centrifugal force. Finally, the agitator can consist of a frame exactly matching the internal shape of the pipe. The solution introduced into the apparatus is projected onto the walls by a circular plate f which rotates with the agitator. Another fixed plate g retains the droplets of the liquid during their entrainment by
fogs.
To increase the action of evaporation, it is
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same of the device according to figure 2. The agitator consists of a frame h which turns around the condenser. The cooling water is introduced through the axis of the agitator at i and circulates through a series of cascades k. Mists formed on the walls of the evaporator are not condensed
outside the device, but only have to walk the short path between the wall and the axis of the agitator, where. they are immediately condensed and eliminated with the cooling water.
<EMI ID = 9.1>
is possible to work in a vacuum. In this case, the non-condensed values are eliminated in m. Instead of a barometric column one can also employ a wet vacuum pump or a liquid ring pump to maintain the vacuum.
Finally, according to figure 3, the refrigerant can also be built in an independent system, in which any liquid can be used to cool. The refrigerant liquid passes from pipe n into the first refrigerant plate o, then passes into the second refrigerant plate p and so on through the other plates and leaves
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trays and the condensed liquid flows separately through the tubes r into the corresponding receptacles s, in which � the different fractions are combined. Gases no
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Inefficiency of fractional distillation by varying the degree of heating at different locations of the evaporator.
It is furthermore possible to arrange these devices in such a way that instead of a single evaporator several tubes
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in the given space a much larger heating surface and hence a greater capacity.
<EMI ID = 13.1>
only for evaporation and fractional distillation, but also for carrying out chemical reactions. For this purpose the top of the apparatus has several introduction tubes for the liquids to be reacted. Evaporation can be combined with the chemical reaction itself. As this device destroys the scum already at the beginning, it is possible to carry out in a very short time reactions which otherwise require a very long time. In addition, the device allows continuous execution of reactions, which otherwise must be made.
at successive charges.
Examples:
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liquid concentrate.
The test is carried out with an evaporator whose
tube is 60 cm long and 7 cm in diameter, which makes a heating surface of 0.13 m. The edge of the agitator paddles is 0.5 - 1.0 mm from the inner surface of the tube. This agitator makes about 500 revolutions per minute.
The pear must used has a specific weight of 1.0427 and contains 11.0% dry matter. In 48 minutes,
12.7 kg of must was reduced to 2.9 kg of concentrate of specific gravity 1.2670 with 56.2% dry matter. Temperature
of the steam in the heating mantle is 1020 C, the con-
<EMI ID = 15.1>
to a water column of 8.5 m.
<EMI ID = 16.1>
2.9 kg of concentrate gives a quantity of distilled water of 9.8 kg. Taking into account the water content before and after evaporation, the evaporated water is 10.02 kg. The average of 9.9 kg. water evaporated in 48 minutes corresponds to a
� 1 evaporation of 96 kg of water per hour for a surface of
<EMI ID = 17.1>
Example 2: Evaporation of the concentrate to consistency
pasty.
The same device as that used in example 1
<EMI ID = 18.1>
This second test gives an evaporation per hour
<EMI ID = 19.1>
value almost equal to that of the first try. This is all the more remarkable since the other evaporators provide an evaporation capacity which visibly decreases with the increase in the viscosity of the solution to be evaporated.
example 3: Evaporation of the aroma to a pasty consistency.
In the same evaporator as for test 1, we
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dry matter. the temperature of the steam in the mantle is 95 [deg.] C, that of the dough on leaving the appliance.
<EMI ID = 22.1>
The evaporation capacity is 81 kg of water per
<EMI ID = 23.1>
concentrated.
Same apparatus as for the previous tests. On the other hand, the agitator rotates at 1300 revolutions per minute and the temperature of the steam from the mantle is brought to 120 [deg.] 0.
The vacuum of the apparatus comprises approximately 8 m of water column.
25 kg. of apple juice are concentrated at 9.2 kg
in 30 minutes, the refrigerant condenses 15.1 liters of water.
The average evaporation is 15.5 liters in 30 minutes, which corresponds to an evaporation of 238 liters
<EMI ID = 24.1>
Example 5: Evaporation of the aroma to consistency
pasty.
<EMI ID = 25.1>
high and 14 cm in diameter, which gives a surface of
<EMI ID = 26.1>
the pressure in the evaporator corresponds to. 64 mm column of mercury.
After the appliance had been running for a while, the aroma was evaporated and a condensate of 98 liters of water per hour is obtained, which corresponds to a yield of 196 liters of water per hour per m of heating surface. Example 6: Determination of the evaporation capacity of
the water.
The same apparatus as that of Example 5 evaporates
210 liters of water per hour when working under the same conditions and when water is introduced into the device instead of any other liquid to be evaporated.
<EMI ID = 27.1>
heating face.
Claims:
<EMI ID = 28.1>
1. Device for evaporating, concentrating and distilling solutions, as well as for carrying out reactions
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or oblique equipped with a paddle stirrer, which immediately disperses on the interior walls of the tube the liquids introduced into the top of the device, and whose edges follow the shape of the tube while preventing the formation of crusts on the walls.
2. Device for evaporating, concentrating and distilling solutions, as well as for carrying out reactions.