Verfahren zum Eindampfen von Lösungen in eine oder mehrstufigen Eindampfungsanlagen und Eindampfungsanlage zur Ausführung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Lösungen in eine oder mehrstufigen Eindampfungsanlagen und eine ein- oder mehrstufige Eindampfungsanlage zur Ausführung des Verfahrens. Bei diesen Anlagen kommt es darauf an, eine hohe Wärmewirtschaftlichkeit zu erreichen, weswegen man zur Beheizung Maschinenabdampf oder andere Dämpfe mit niedriger Spannung verwendet. Beim Eindampfen von wärmeempfindlichen Lösungen, wie beispielsweise organischen Säften, wie Gelatinelösungen und ähnliche, ist darauf zu achten, dass die Siedetemperaturen möglichst niedrig gehalten werden, und dass die Einwirkungs- dauer des Dampfes auf die Lösung möglichst kurz ist, um ein Färben der Säfte und andere unangenehme Erscheinungen durch zu lange Erwärmung zu vermeiden.
Bei der Eindampfung von Laugen, wie Sulfatablaugen, Sulfitlaugen und dergleichen, kommt es auf hohe Endkonzentration und grosse Wirtschaftlichkeit an.
Bei allen bisherigen vorwiegend gebräuchlichen Anlagen befindet sich im Verdampfer die einzudampfende Lösung im Innern von senkrecht stehenden Heizrohren, die von aussen beheizt werden. Infolgedessen ist beim Eindampfen der Lösung der Flüssigkeitsdruck zu überwinden, der sich naturgemäss unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichts der Lösung durch eine Tem p eratursteigerung des Heizdampfes geltend macht. Diese Temperatursteigerung nimmt bei mehrstufigen Eindampfungsanlagen ver hältnismässig grosse Werte an.
Die Erfindung geht nun davon aus, diese Temperatursteigerung durch den Flüssig keitsdruck zu vermeiden, und zwar gerade bei den Eindampfungsanlagen, bei denen die Lösung sich von unten nach oben durch die Verdampfer bewegt. Das wird nun erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die einzudampfende Lösung mit grosser Geschwindigkeit in die von aussen durch Dampf beheizten Rohre eines oder mehrerer Verdampfer von unten derart eingespritzt wird, dass die Wandung der Rohre von unten bis oben von der Lösung in dünner Schicht bedeckt wird, die sich wie der abziehende Dampf nach oben bewegt.
Daher kommt bei einer derartigen Arbeitsweise für die Heizdampftemperatur während der Eindampfung nur die Siede punkterhöhung der Lösung und die spezifische Wärmeübertragung durch die Wandung der Rohre in Betracht. Die Beförderung der Lösung in der angegebenen-Weise wird nun bei der Eindampfungsanlage gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Lösung aus Düsen, die unterhalb der von aussen beheizten Rohre angeordnet sind, auf die innere Wandung dieser Rohre gespritzt wird.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verdampfers, wie er zum Aufbau einer mehrstufigen Eindampfungsanlage gemäss der Erfindung verwendet wird, ist auf der Zeichnung in Fig. 1 dargestellt.
Fig. 2 und 3 zeigen je ein Ausführungsbeispiel einer Düse in grösserem Massstab.
Der Verdampfer besteht im wesentlichen aus dem Heizkörper 1 mit Dampfein- und Kondenswasseraustritt, ferner dem obern Brüdenraum mit Schaumzerstörer und den Siederohren 2. Diese sitzen unten in dem Zwischenboden 3 und oben in dem Boden 4.
Der Verdampfer ist unten mit einem Boden 5 versehen, in welchem die Düsen 6 sitzen, deren Austrittsmündungen nach aussen schwach konisch verlaufen. Die Düsen sind so angeordnet, dass der aus jeder Düse aus tretende : Flüssigkeitskegel 7 auf die innere Wandung je eines Rohres im untern Teil des Heizkörpers auftrifft. Die Entfernung des Bodens 3 vom Boden 5 kann so bemessen werden, dass Ider Raum zwischen diesen beiden Böden durch Mannloch 9 befahrbar ist.
Die durch die Düsen ausgespritzte Lösung gleitet dann an der Rohrwandung in dünner Schicht aufwärts und tritt an dem oberen Boden 4 aus, sammelt sich in dem Ringraum 8 des- Schaumfängers 10 und läuft von hier aus durch die Leitung 11 einer Pumpe 12 oder auch einer andern Vorrichtung zu, die die Lösung unter dem notwendigen Druck in die Druckkammer 13 befördert, von der aus sie dann den beschriebenen Kreislauf von neuem beginnt.
Um die Flüssigkeitsstrahlen zur Erhöhung der Wärmeübertragung noch weiter zu zerlegen, können nach Fig. 2 die Düsen 6 mit einer schraubenförmigen Eindrehung 14 versehen sein, wodurch die Flüssigkeitsstrah- len einen Drall erhalten und die Flüssigkeit in Schraubenwindungen unter gleichzeitiger Durchwirbelung durch die Rohre befördert wird.
Nach Fig. 3 kann die Düse 6 auch so angeordnet werden, dass sie über dem Boden 5 hervorragt, wobei die Austrittsmündung 15 so geformt ist, dass durch den austretenden Flüssigkeitskegel an-der Aussenseite eine Saugwirkung entsteht. die die etwa auf dem Boden 5 liegende Flüssigkeit mit- emporhebt.
Aus mehreren Verdampfern gemäss Fig. 1 kann man nun jede mehrstufige, der Art der Lösung und der Stärke der Endkonzentration entsprechende Eindampfungsanlage zusammensetzen, bei der zum Beispiel die nicht eingedampfte Lösung in der letzten Stufe eingezogen wird, und die eingedampfte Lö- sung die Anlage in der ersten Stufe verlässt.
Weiche Temperaturersparnisse in warmewirtschaftlicher Beziehung eintreten ergibt folgendes Beispiel:
Legt man zum Eindampfen von Lösungen organischer Stoffe eine mehrstufige Eindampfungsanlage zug-runde, bei welcher der letzte Körper unter Atmosphärendruck ar betet, und nimmt man die Anfangskonzentration der Lösung mit 7,8 Be, die Endkonzentration mit 34 Be an, so ergibt sich, dass zum Beispiel in einer dreistufigen Eindampfungsanlage mit drei Meter langen lleizrohren zur Überwindung des Flüssig keitsdrnckes 9,5 0 C entsprechend 0,4795 atü gebraucht werden.
Um diese Temperatur kann also der Eeizdampf niedriger sein; oder es lassen sich noch ein bis zwei Stufen anhängen, - was eine erhebliche Dampfersparnis bedeutet.
Dadurch, dass in den Heizrohren 2 ein Gemisch von Flüssigkeitsteilchen und Dampf, beschleunigt durch die Düsenwirkung, mit grösster Geschwindigkeit emporgetrieben wird, wird die spezifische Wärmeübertragung (Transmissionskoeffizient) bedeutend gesteigert. Ausserdem wird das nutzlose Temperaturgefälle, welches in den üblichen Apparatekonstruktionen durch die Flüssigkeitssäule verursacht wird, beseitigt. Man kommt für den : lleizdampf deshalb, ohne die Heizflächen der Verdampfer zu vergrössern, ausschliesslich mit der Temperaturdifferenz aus, die gegeben ist durch die Siedepunkt- erhöhung und durch die wesentlich verbesserte Ausnutzung der Wärme, die nur noch die Reizflächenarbeit zu leisten hat.
Die Flüssigkeitsmenge, die sich in dem beschriebenen Verdampfer befindet, ist wesentlich kleiner als bisher üblich, da nur die Druckkammer 13 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Die Flüssigkeit durchströmt ausserdem infolge der Düsenwirkung den Verdampfer in kürzerer Zeit, so dass die Aufenthaltsdauer im Verdampfer nur noch rund drei Minuten beträgt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann man die Beheizung sowohl im Gegenstrom, wie im Gleichstrom verwenden. Bisher hat man Laugen im allgemeinen im Gleichstrom eingedampft, weil die Dicklaugenkörper weniger Verdampfleistung aufzubringen haben und erheblich kleiner in der Heizfläche und somit im Laugeninhalt sind.
Bei der Eindampfung nach dem neuen Verfahren kann man die gesamte Aufenthaltszeit der Lauge im Verdampfer erheblich verringern. Deshalb ist es auch möglich, in diesem Falle im Gegenstrom zu arbeiten. Das hat wiederum den Vorteil, dass bei der Eindampfung im Gegenstrom die Verluste aus den so : Lösungen geringer werden, abgesehen von den wärmewirtschaftlichen Vorteilen.
Bei mehrstufigen, nach dem vorliegenden Verfahren arbeitenden Anlagen, bei denen die grosse, noch nicht eingedampfte Dünnlaugenmenge in die letzte Verdampferstufe eingezogen wird und die vollständig eingedampfte Laugenmenge die Anlage in der ersten Verdampferstufe verlässt, braucht man also nur die grosse Dünnlaugenmenge auf die Temperatur der letzten Verdampferstufe an zuwärmen, und die noch nicht vollständig eingedampften Langenmengen jeweils auf die Temperatur der folgenden Verdampferstufe weiter anzuwärmen.