Verfahren und Vorrichtung zum Eindampfen von Flüssigkeiten. Die Verdampfung von Flüssigkeiten in in direkt beheizten Verdampferanlagen, insbeson dere von sauren Flüssigkeiten, wie Phosphor säure mit Schlammabscheidungen, z. B.
Gips abscheidungen, verursacht erhebliche Schwie rigkeiten, weil die Heizflächen durch abge- sehiedene feste Substanzen stark inkrustiert werden, und infolgedessen der Wirkungsgrad und damit die Leistungsfähigkeit und Wirt schaftlichkeit der Vorrichtungen herabgesetzt rd. Weiter kommen als Nachteil bei die sen Anlagen noch die hohen Reinigungs- und Reparaturkosten, sowie die Betriebsunsicher heit hinzu.
Daher ist man seit langer Zeit bemüht. Verdampferanlagen mit Heizschlangen oder rotierende, trommelförmige Verdampfer mit indirekter Beheizung durch zweckmässiger Vorrichtungen zu ersetzen. Aber auch die vorgeschlagenen Türme, Oberflächenver dampfer und rotierenden trommelförmigen Eindampfapparate mit direkter Beheizung des zu verdampfenden Gutes lösen die Schwierigkeiten jedoch keineswegs.
So wer den zum Beispiel die Turmverdampfer, in denen die Flüssigkeit über eine Füllkörper- schiebt laufend umgepumpt wird, verhältnis mässig schnell zerstört; ausserdem scheidet sich auf den Füllkörpern eine Schlamm schicht ab, die die Kanäle zwischen den Füllkörpern verstopft und ihre Oberfläche vermindert. Ein weiterer Nachteil der Turmverdampfer ist, dass die Heizgase, um eine zu schnelle Zerstörung der, Einrichtun gen zu vermeiden, nicht mit voller Verbren nungstemperatur eingeführt werden können. Sie müssen vielmehr durch Frischluftzusatz auf 500 bis 600 heruntergekühlt werden, wodurch naturgemäss Wärmeverluste entste hen.
Aus diesem Grunde zeigen derartige Turmverdampfer gewöhnlich nur einen gerin gen Wirkungsgrad. Bei den bekannten Ober flächenverdampfern kann man zwar die Heiz gase mit voller Flammtemperatur über die Flüssigkeitsoberfläche streichen lassen. Je doch entstehen grosse Temperaturverluste; ferner zeigen diese Vorrichtungen eine ziem lich geringe Betriebssicherheit, weil die Haltbarkeit der Gewölbe sehr beschränkt ist.
Bei den bisher bekannten Eindampfappa- raten mit rotierenden zylindrischen Trom meln ist man durch die hohen, die Apparatur angreifenden Temperaturen des Heizmittels an ihrer Eintrittsstelle in den Verdampfer gezwungen, einen entsprechend grossen Durchmesser des Rohres zu wählen, wodurch die Ausnutzung der Heizgase unwirtschaft lich wird, weil ihre Berührung mit der Ober fläche der einzudampfenden Flüssigkeit nicht innig genug ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ununterbrochenen Ein dampfen von Flüssigkeiten in rotierenden Trommeln mit direkter Innenheizung. Das Verfahren besteht darin, dass eine Trommel verwendet wird, deren innerer Durchmesser an der Eintrittsseite der Heizmittel am grössten ist. Da der Trommeldurchmesser an der Eintrittsseite der Heizmittel am grössten ist, so ist an dieser Stelle die die Trommel wandungen schützende Flüssigkeitsschicht am stärksten, während anderseits im engeren Teil der Trommel eine innige Berührung zwischen Flüssigkeit und Beizmittel statt findet.
Drei Ausführungsbeispiele einer zur Aus übung des Verfahrens geeigneten Vorrich tung sind in der Zeichnung schematisch dar gestellt.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist mit einer rotierenden Trommel versehen, die eine Brennkammer 1 aufweist, in die die Flamme 2, zum Beispiel eine Kohlenstaubflamme, aus dem Brenner 3 eingeblasen wird. Das zu ver dampfende Gut wird am entgegengesetzten Ende der Trommel durch einen Stutzen 4 zu geführt.
Durch die einen grossen Durchmesser auf weisende Brennkammer 1 wird erreicht, dass die Temperatur an den Wandungen das zu lässige Mass nicht überschreitet. Infolge der ständigen Drehung der Trommel findet in der Brennkammer eine dauernde Benetzung der Wände mit der einzudampfenden Flüssigkeit statt, die an den Wandungen während des Betriebes auf Siedetemperatur erhitzt wird.
Die Wandung der Brennkammer 1, die die Hauptverdampfungszone der Vorrichtung darstellt, wird also durch diese Anordnung nur bis zur Siedetemperatur der Flüssigkeit erhitzt und dadurch vor Zerstörung durch hohe Temperaturen bewahrt.
Hinter der Brennkammer 1 ist ein zylin drischer Teil 5 vorhanden, dessen Quer schnitt so verengt ist, dass die Feuergase in innige Berührung mit der zuströmenden Flüssigkeit gebracht werden und gezwungen werden, auf einem. verhältnismässig kurzen Weg einen grossen Teil ihrer Wärme abzu geben. Die Abgase treten nach ihrem Durch gang durch die Trommel in deii Abzug 6, aus dem Kondensat durch den Bodenstutzen 7 abgezogen werden kann.
Der Zulauf der Flüssigkeit wird mit der Heizgaszufuhr so eingestellt, dass die ge wünschte Konzentration an der Auslauföff nung 8 erreicht wird. Der Durchmesser der Auslauföffnung 8 ist so gewählt, dass sich in der Brennkammer 1 stärkere Flüssigkeits schichten aufhalten, als im zylindrisehen Teil 5. Ein Vorratsbehälter 9 nimmt die kon zentrierte Flüssigkeit auf.
Die rotierende Trommel der Vorrichtung gemäss Fig. 2 besteht aus zwei gesondert an getriebenen Teilen 10 und 11, die mit den Antriebsorganen 12 und 13 ausgerüstet sind. Der Durchmesser des Teils 10 ist wesentlich grösser, beispielsweise dreimal so gross wie der Durchmesser des zylindrischen Teils 11, der mit seinem innern Ende in den Teil 10 hineinragt, der nach rechts konisch verjüngt ist.
Die durch den Brenner 14, beispielsweise einen Kohlenstaubbrenner, erzeugten Heiz- flammen oder Heizgase 15 treten durch die Öffnung 16 in den Teil 10 ein und treffen dabei auf eine verhältnismässig starke Schicht der einzudampfenden Flüssigkeit. Aus dem Teil 10 gelangen die Heizgase dann in den Teil 11, um durch einen Kondensator 17 mit Abzugsstutzen 18 abgeleitet zu werden. Die einzudampfende Flüssigkeit wird durch ein Rohr 19 dem engen Teil 11 zugeführt, durch fliesst diesen und gelangt in den Teil 10, um schliesslich durch die Öffnung 16 auszutre ten und einem Vorratsbehälter 20 zugeführt zu werden.
Dadurch, dass die Teile 10 und 11 gesondert angetrieben werden, hat man es in der Hand, diese beiden Teile 10 und 11 verschieden schnell anzutreiben, wodurch sich der Verdampfungsvorgang besser regeln lässt.
Die in Fig. 3 gezeigte Vnrrichtung be steht aus einer in üblicher Weise angetrie benen, rotierenden Trommel 21 von konischer Form. Beide Enden dieser Trommel sind durch Platten 22 bezw. 23 verschlossen, in denen zentrale Öffnungen 24 bezw. 25 vorge sehen sind. Dabei ist der Durchmesser der Öffnung 25 etwas geringer als der Durch messer der Öffnung 24. Vor der Öffnung 24 ist ein Brenner 26, beispielsweise ein Kohlenstaubbrenner, angeordnet, aus dem in das Innere der Trommel gerichtete Heizflam- men 27 austreten.
Die Heizflammen bezw. Heizgase durchströmen die Trommel in der Richtung des Pfeils und treten durch die Öffnung 25 aus in einen Kondensator 28 mit Abzugsstutzen 29. Die zu konzentrie rende Rohphosphorsäure wird durch eine Leitung 30 durch die Öffnung 25 der Trom mel zugeführt; das Konzentrat verlässt die Trommel durch die Öffnung 24 und gelangt in einen Vorratsbehälter 31. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wächst die Stärke der Flüssigkeitsschicht im Gegenstrom zu den Heizflammen oder Heizgasen.
Es ist nicht erforderlich, die Heizmittel im Gegenstrom zu der Flüssigkeit durch die Trommel hindurchzuführen. Man kann auch nach dem Gleichstromprinzip arbeiten. In diesem Falle muss der Durchmesser der Öff nung 25 etwas grösser sein, als der Durch messer der Öffnung 24, durch die dann nicht nur die Heizmittel eintreten, sondern auch die zu konzentrierende Flüssigkeit zugeführt wird.
Die dargestellten Vorrichtungen gestatten die störungsfreie, ununterbrochene Eindarnp- fung von Flüssigkeiten, insbesondere auch von solchen, welche Schlammabscheidung, zum Beispiel in Form von Gips zeigen, und zwar mit einem Wirkungsgrad, der bedeu tend höher ist als nach den bekannten ent sprechenden Verdampf ungsverfahren.
Die dargestellten Vorrichtungen können auch für das Eindampfen von Phosphorsäure und ähnlichen Flüssigkeiten auf normale Konzentration verwendet werden, wenn sie homogen verbleit sind, da bei der geschilder ten und beanspruchten Arbeitsweise örtliche Überhitzungen vermieden werden. Sollen je doch höhere Konzentrationen erzielt werden, so könnten die Trommeln der dargestellten Vorrichtungen auch zweckmässig mit einem andern geeigneten Material, zum Beispiel "Haveg"-Masse ausgekleidet sein.
Die dargestellten Vorrichtungen gestat ten die Verwendung einer direkten Heiz- flamme, beispielsweise einer Kohlenstaub- flamme. Jedoch kann auch neben oder an Stelle des Kohlenstaubes anderes billiges Brennmaterial, wie Abfallöle und dergleichen Verwendung finden. Die Strahlungswärme der Flamme und der Wärmeinhalt der Heiz gase wird zu einem grossen Teil für die Ver dampfung ausgenutzt, die im kontinuier lichen Betriebe, sowie bis zur beliebigen Konzentration durchgeführt werden kann.
Die abgeschiedenen Substanzen bilden keine störenden Krusten, sondern werden von der Flüssigkeit schwebend gehalten und durch den Auslauf des geneigten Drehrohres nach aussen befördert.
Bei allen dargestellten Vorrichtungen ist der innere Durchmesser der Trommel an der Eintrittsseite des Heizmittels, wie ersicht lich, am grössten.
Method and device for evaporating liquids. The evaporation of liquids in directly heated evaporator systems, in particular of acidic liquids such as phosphoric acid with sludge deposits, eg. B.
Deposits of gypsum causes considerable difficulties because the heating surfaces are heavily encrusted by separated solid substances, and as a result the efficiency and thus the performance and economy of the devices are reduced by approx. Another disadvantage of these systems are the high cleaning and repair costs, as well as the operational uncertainty.
Therefore one has tried for a long time. Replace evaporator systems with heating coils or rotating, drum-shaped evaporators with indirect heating by suitable devices. But even the proposed towers, surfacing evaporators and rotating drum-shaped evaporators with direct heating of the material to be evaporated solve the difficulties in no way.
For example, the tower evaporators, in which the liquid is continuously pumped around via a packing slide, are destroyed relatively quickly; In addition, a layer of sludge is deposited on the packing, which clogs the channels between the packing and reduces its surface area. Another disadvantage of the tower evaporator is that the heating gases cannot be introduced at full combustion temperature in order to avoid the equipment being destroyed too quickly. Rather, they have to be cooled down to 500 to 600 by adding fresh air, which naturally causes heat losses.
For this reason, such tower evaporators usually show only a low efficiency. With the known upper surface evaporators you can let the heating gases sweep over the surface of the liquid at full flame temperature. However, there are large temperature losses; Furthermore, these devices show a relatively low operational reliability, because the durability of the vault is very limited.
In the previously known evaporation apparatus with rotating cylindrical drums, the high temperatures of the heating medium attacking the apparatus at its point of entry into the evaporator forced to choose a correspondingly large diameter of the tube, which makes the utilization of the heating gases uneconomical because their contact with the surface of the liquid to be evaporated is not intimate enough.
The invention relates to a method and a device for uninterrupted vaporization of liquids in rotating drums with direct internal heating. The method consists in using a drum whose inner diameter is greatest on the inlet side of the heating means. Since the drum diameter is greatest on the inlet side of the heating means, the layer of liquid protecting the drum walls is strongest at this point, while on the other hand there is intimate contact between the liquid and the pickling agent in the narrower part of the drum.
Three embodiments of a suitable device for practicing the method Vorrich are shown schematically in the drawing.
The device according to FIG. 1 is provided with a rotating drum which has a combustion chamber 1 into which the flame 2, for example a pulverized coal flame, is blown from the burner 3. The material to be vaporized is passed through a nozzle 4 at the opposite end of the drum.
The combustion chamber 1, which has a large diameter, ensures that the temperature on the walls does not exceed the permissible level. As a result of the constant rotation of the drum, the walls in the combustion chamber are continuously wetted with the liquid to be evaporated, which is heated to boiling temperature on the walls during operation.
The wall of the combustion chamber 1, which represents the main evaporation zone of the device, is therefore only heated up to the boiling point of the liquid by this arrangement and is thus protected from being destroyed by high temperatures.
Behind the combustion chamber 1 there is a cylin drical part 5, the cross-section of which is narrowed so that the fire gases are brought into intimate contact with the inflowing liquid and are forced on a. relatively short way to give off a large part of their heat. After passing through the drum, the exhaust gases enter the vent 6, from which condensate can be withdrawn through the bottom nozzle 7.
The inflow of the liquid is adjusted with the heating gas supply so that the desired concentration at the outlet opening 8 is achieved. The diameter of the outlet opening 8 is chosen so that there are thicker layers of liquid in the combustion chamber 1 than in the cylindrical part 5. A reservoir 9 takes up the concentrated liquid.
The rotating drum of the device according to FIG. 2 consists of two separately driven parts 10 and 11 which are equipped with the drive members 12 and 13. The diameter of the part 10 is substantially larger, for example three times as large as the diameter of the cylindrical part 11, the inner end of which protrudes into the part 10, which is tapered conically to the right.
The heating flames or heating gases 15 generated by the burner 14, for example a pulverized coal burner, enter the part 10 through the opening 16 and encounter a relatively thick layer of the liquid to be evaporated. The heating gases then pass from the part 10 into the part 11 in order to be discharged through a condenser 17 with an outlet nozzle 18. The liquid to be evaporated is fed through a pipe 19 to the narrow part 11, flows through it and reaches the part 10, to finally exit through the opening 16 and be fed to a storage container 20.
The fact that the parts 10 and 11 are driven separately means that it is possible to drive these two parts 10 and 11 at different speeds, so that the evaporation process can be better controlled.
The Vnrrichtung shown in Fig. 3 be available from a conventional drive enclosed rotating drum 21 of conical shape. Both ends of this drum are respectively by plates 22. 23 closed, in which central openings 24 respectively. 25 are provided. The diameter of the opening 25 is slightly smaller than the diameter of the opening 24. A burner 26, for example a pulverized coal burner, is arranged in front of the opening 24, from which heating flames 27 directed into the interior of the drum emerge.
The heating flames respectively. Heating gases flow through the drum in the direction of the arrow and exit through the opening 25 into a condenser 28 with an outlet nozzle 29. The crude phosphoric acid to be concentrated is fed through a line 30 through the opening 25 of the drum; the concentrate leaves the drum through the opening 24 and reaches a storage container 31. As can be seen from the drawing, the thickness of the liquid layer increases in countercurrent to the heating flames or heating gases.
It is not necessary to pass the heating means through the drum in countercurrent to the liquid. You can also work according to the direct current principle. In this case, the diameter of the opening 25 must be slightly larger than the diameter of the opening 24, through which not only the heating means then enter, but also the liquid to be concentrated is supplied.
The devices shown allow the trouble-free, uninterrupted evaporation of liquids, especially those which show sludge separation, for example in the form of gypsum, with an efficiency that is significantly higher than according to the known corresponding evaporation process.
The devices shown can also be used for the evaporation of phosphoric acid and similar liquids to normal concentration if they are homogeneously leaded, since local overheating is avoided in the described and claimed operation. If, however, higher concentrations are to be achieved, the drums of the devices shown could also expediently be lined with another suitable material, for example "Haveg" compound.
The devices shown allow the use of a direct heating flame, for example a coal dust flame. However, in addition to or instead of the coal dust, other cheap fuel such as waste oils and the like can also be used. The radiant heat of the flame and the heat content of the heating gases are used to a large extent for evaporation, which can be carried out in continuous operations and up to any concentration.
The separated substances do not form disruptive crusts, but are kept floating by the liquid and conveyed to the outside through the outlet of the inclined rotary tube.
In all of the devices shown, the inner diameter of the drum is greatest on the inlet side of the heating means, as shown Lich.