Evaporateur à film liquide à rotor
La présente invention se rapporte aux constructions mécaniques pour l'industrie chimique et notamment aux évaporateurs à film liquide à rotor utilisés tant dans l'industrie chimique que dans les branches voisines de cette industrie, pour la concentration et la distillation des produits organiques non résistants à la chaleur, de même que pour la réalisation des réactions chimiques.
L'évaporateur peut aussi trouver une application pratique par exemple dans la production des semi-produits pour les matières plastiques, les matières grasses synthétiques artificielles, les moyens de protection des plantes, dans les industries microbiologique , alimentaire, pharmaceutique et de production des vitamines.
A l'heure actuelle, on connaît des évaporateurs à film liquide à rotor, dans lesquels la couche mince de liquide à évaporer est créée sur la surface d'échange calorifique au moyen des dispositifs pulvérisateurs disposés sur l'arbre central.
On connaît par exemple un évaporateur à film liquide à rotor comportant un corps vertical divisé en sections ayant une paroi latérale réchauffée à l'aide de chemises de chauffage,et muni d'un arbre central tournant. Entre les sections se trouvent des saillies coniques orientées à l'intérieur, servant de moyens pour l'accumulation du produit évaporé qui s'écoule depuis les parois de corps des sections supérieures et pour son amenée vers les sec- <EMI ID=1.1>
dessous des saillies, des dispositifs pulvérisateur., en forme de disques dans lesquels sont ménagés les orifices pour le passage de la vapeur. Au-dessus du disque pulvérisateur supérieur est disposé un moyen servant à y amener le produit à évaporer. La partie supérieure du corps est élargie et joue le rôle d'un dispositif séparateur servant à séparer la vapeur formée dans l'évaporateur, des gouttes de liquide. Dans la partie supérieure élargie du corps,
il y a un dispositif pour évacuer la vapeur hors de l'évaporateur, tandis que dans la partie inférieure du corps se trouve un dispositif servant à en évacuer le concentré.
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suivante. Le produit à évaporer est amené sur le disque pulvérisat'eur supérieur et il est repoussé par la force centrifuge vers la surface inférieure de la paroi latérale réchauffée de la section.du corps où il forme un film de liquide s'écoulant, qui s'évapore d'une manière intense surtout aux endroits se trouvant sous l'action des jets de liquide repoussés. En passant le long de la section, le liquide arrive sur la surface des saillies coniques et à partir de ces saillies, il passe vers le disque pulvérisa- teur inférieur et le processus se répète.
Dans la-Partie supérieure élargie du corps, les vapeurs formées se séparent des gouttes de liquide et sont évacuées hors de l'évaporateur, tandis que le concentre,
qui s'écoule vers le bas, est évacué hors de la partie in- férieure du corps.
Cependant, dans cette construction de l'évaporateur, ' chaque dispositif pulvérisateur arrose une bande très étroite de la surface intérieure de chaque section, tandis--. que le reste de cette section est mouillé par le liquide, qui s'écoule librement. Cela réduit le rendement de l'éva- porateur. Etant donné que le dispositif séparateur nécessaire pour.la séparation de la vapeur formée des gouttes
du liquide à évaporer possède des dimensions quelconques déterminées, la hauteur utile du corps, pour lea dimensions prédéterminées de l'évaporateur, est, elle aussi, réduite. En outre, les gouttes du produit .entraînées par le vapeur depuis des sections inférieures vers la partie supérieure après la séparation, sont mélangées au produit de- départ, ce qui augmente considérablement la durée du séjour du produit dans la zone des températures élevées et, par conséquent, augmente les pertes dues à la décomposition thermique.
L'intensité du fonctionnement de l'appareil peut être augmentée, si le liquide à évaporer est pulvérisé sur
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soumise continuellement à l'action des jets de liquide.
Ceci est réalisé par la construction d'un autre évaporateur à film liquide à rotor connu, dans laquelle les dispositifs pulvérisateurs sont faite sous forme de tambours creux disposés sur un arbre. La paroi latérale du tambour . pulvérisateur est réalisée ondulée , et sur les saillies et dans les creux des gaufrures sont ménagés des orifices servant respectivement à assurer la pulvérisation du liquide, et au passage de la vapeur a l'intérieur du tambour. Le liquide venant à l'intérieur du tambour s'écoule par des canaux triangulaires verticaux, formés par les gaufrures, et, par les orifices, il est rejeté sur les parois réchauffées de la section du corps. Les orifices pour la pulvérisation du liquide sont ménagea suivant une hélice, ce qui permet d'assurer un mouillage régulier de toute la surface d'échange calorifi- que.
Cependant, une telle construction de l'évaporateur à film liquide à rotor, tout comme celle mentionnée plus haut, ne permet pas d'éviter une influence nocive du mélange inverse du liquide à évaporer et exige la présence d'un dispositif séparateur..
La présente invention se propose de créer un tel évaporateur à film liquide à rotor dans lequel les tambours
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liquide à évaporer,-la séparation des vapeurs formées des
gouttes du liquide à évaporer, ce qui permettrait d'éviter l'emploi du dispositif séparateur et le mélange inverse
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Dans l'évaporateur à film liquide à rotor comportant un corps cylindrique vertical pourvu d'une paroi latérale réchauffée au moyen de chemises de chauffage et d'un arbre central, le corps étant divisé suivant la hauteur en sections communiquant l'une avec l'autre et dont chacune comporte un tambour pulvérisateur creux fixé d'une manière coaxiale à l'arbre et muni d'un dispositif servant à amener le produit liquide à évaporer dans la partie supérieure du corps, d'un dispositif servant à évacuer le concentré hors de la partie inférieure du corps, de dispositifs montra ertre les sections particulières , destinés à accumuler le liquide à évaporer s'écoulant depuis la paroi du corps de la section supérieure et à l'amener à l'intérieur du tambour <EMI ID=6.1>
tif servant à évacuer la vapeur hors de l'espace intérieur du corpe, on a résolu, suivant l'invention, le problème évoqué précédemment, en prévoyant que la paroi latérale du tambour pulvérisateur est formée par des barres longitudinales particulières ayant une section transversale profilée en S et disposées de façon que les arêtes latérales longitudinales de ces barres s'engagent dans ou se situent devant les parties courbées des barres voisines en formant un passage en labyrinthe pour la vapeur, tandis que sur les tronçons des barres,les plus éloignés de l'arbre, sont ménagés des orifices pour le passage du liquide.
L'évaporateur à film liquide à rotor proposé est pourvu d'un tambour pulvérisateur qui assure la séparation des.vapeurs formées' , simultanément avec l'arrosage de toute la surface d'échange calorifique. A cet effet, on a recours au changement de direction de mouvement de la vapeur dans le passage à labyrinthe venant depuis la surface d'évaporation vers.le centre du tambour. Les gouttes de liquide emportées ensemble avec la vapeur se déposent sur la, surface extérieure du tambour pulvérisateur et sont rejetées sur la surface d'échange calorifique pratiquement au même endroit que celui d'où elles ont été emportées.
Par conséquent, le mélange inverse du liquide devient plus faible et le temps maximal de séjour du liquide à l'intérieur de l'évaporateur diminue plus de deux fois en comparaison des évaporateurs connus, pourvus de dispositifs séparateurs particuliers, ce qui améliore considérablement la qualité du produit.
Généralement, un dispositif séparateur occupe près <EMI ID=7.1>
du dispositif séparateur de l'évaporateur propose permet d'élever le rendement de l'évaporateur, à dimensions éga-
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Dans l'exposé qui suit, l'invention est expliquée par la description d'exemples de réalisation, en se réfé- rant aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels:,
- La figure 1 représente schématiquement, en coupe longitudinale, un évaporateur à film liquide, à rotor, suivant l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe transversale du tambour pulvérisateur ( à échelle agrandie), suivant l'in- vention;
- la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2;
- les figures 4 et 5 illustrent des variantes de réalisation des barres formant le tambour pulvérisateur, en vue en'coupe transversale, suivant l'invention.
l'évaporateur à film liquide à rotor comprend un corps cylindrique vertical 1 (figure 1) divisé,suivant la hauteur, en sections 2 communiquant l'une avec l'autre. La paroi latérale du, corps 1 est réchauffée au moyen de che- . mises de chauffage 3. Les chemises 3 sont pourvues de tubu-
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chauffage,et de tubulures 5 destinées à en évacuer le condensat. L'évaporateur est muni d'un dispositif pour amener le produit liquide à évaporer dans la partie supérieure du corps 1, comprenant une tubulure 6, un dispositif servant à évacuer le concentré hors de la partie inférieure du corps 1, comprenant une tubulure 7 et un dispositif pour évacuer* les vapeurs depuis l'espace intérieur du corps 1,qui est une tubulure 8.
Dans le corps 1 est installé un arbre central 9 sur lequel sont fixés de manière coaxiale des tambours pulvérisateurs 10. L'arbre 9 tourne dans les paliers à roulement
11 et 12 et il est pourvu d'une poulie de commande 13.
Entre les sections 2 du corps 1 sont montés les dispositifs pour l'accumulation du produit évaporé s'écoulant depuis la paroi du corps 1 de la section supérieure 2 et pour son amenée à l'intérieur du tambour pulvérisateur 10 de la section inférieure 2 réalisée en forme d'auvent de guidage 14 ayant la forme d'un cône tronqué. Ces dispositifs peuvent aussi être réalisés par exemple en forme de gorges
(non représentées sur la figure).
Le tambour pulvérisateur 10 est pourvu d'un disque supérieur 15 et d'un disque inférieur 16 et 'sa paroi latérale est formée par des barres longitudinales particulières
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section transversale est en forme de S.
Sur le disque supérieur 15 (figure 2) est ménagé un évidement en forme de cuve 18 , servant à accumuler le li-
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posé au-dessus de cet-évidement.
Les orifices 19 disposés en face des barres 17 aervent de passage pour le liquide, de l'évidement 18 (figure à l'intérieur du tambour pulvérisateur 10.
Sur les tronçons de barres 17 les plus éloignés par rapport à l'arbre 9, sont ménagés les orifices 20 pour le passage du liquide.
Pour le passage de la vapeur qui monte à l'intérieur de l'évaporateur, le disque supérieur 15 est pourvu d'un orifice 21 , et le disque inférieur 16 d'un orifice 22.
Les barres 17 sont disposées de façon que leurs arêtes latérales longitudinales 23 et 24 (figure 3) se situent devant ou s'engagent dans les parties courbées des
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25 pour la vapeur.
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senter comme une suite harmonieuse de tronçons particuliers, comme montré à la figure 3, mais il peut aussi être constitue de tronçons rectilignes comme, par exemple, le profil des barres 26 (figure 4) ou le profil de la barre 27 (figure 5) qui a un angle aigu au sommet le plus éloigné par rapport
à l' arbre .
Le profil des barres <1>7 (figure 3) assure une résistance au passage de la vapeur plus faible, en comparaison
du profil des barres 26 (figure 4) ; cependant, ce dernier assure un changement brusque de.la direction du mouvement
de la vapeur et par conséquent une meilleure séparation. Le profil des barres 27 (figure 5) rend les conditions de l'écoulement du liquide le long des barres 27 plus favorables.
L'évaporateur à rotor à film liquide fonctionne de
la manière suivante.
Le liquide à évaporer est amené à travers,la tubulure 6 (figure 1) dans le tambour pulvérisateur supérieur
10 qui tourne, ensemble avec l'arbre 9, dans les paliers de roulement 11 et 12. Le produit pénètre dans l'évidement en forme de cuve 18 (figure 2) pratiqué sur le disque supérieur x
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les orifices 19 et il est pressé contre la surface infé- rieure des barres 17. En s'écoulant en bas sous l'action de la pesanteur, le liquide arrive vers les orifices 20 à travers lesquels, sous forme de jeta, il est rejeté dehors avec force. Les jets de liquide arrivent sur la paroi latérale du corps 1 (figure 1) chauffés par l'agent de trans- fert de chaleur amené dans les chemises 3. Le liquide s'éva- pore plus intensivement, car les chocs des jets intensifient considérablement le processus. La partie non évaporée du liquide s'écoule sur la surface intérieure de chaque section 2 et, au moyen de l'auvent de guidage 14, est amenée dans le tambour pulvérisateur. 10 de la section inférieure 2, et le processus se répète. Le concentré s'écoule dans la partie inférieure du corps 1 et il est évacué de l'évapora- teur à travers la tubulure 7.
Les vapeurs formées au cours de l'évaporation et portant les gouttes de liquide passent à travers le passage ;
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les de liquide se déposent sur la surface extérieure de la barre 17 et, sous l'action de la force centrifuge, sont rejetées en arrière et pratiquement au même endroit que là
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l'évaporateur.
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des particules de liquide, arrive dans la cavité intérieure du tambour pulvérisateur 10 et après avoir traversé les orifices 22 et 21 (figure 2) ménagés dans les disques 16, elle arrive dans la pàrtie supérieure du corps 1 d'où elle
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