DE10024418A1 - Kurzwegverdampfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurzwegverdampfer 1 zur Destillation eines Flüssigkeitsgemisches. Im Verdampferkörper 2 ist zentrisch ein Kondensator 3 eingegliedert, der einen Kondensatorkern 23 aufweist, auf dessen äußerer Mantelfläche 24 ein Mantelblech 25 unter Ausbildung von mindestens einem Strömungskanal 26 für ein Kühlmittel festgelegt ist. Das Mantelblech 25 ist mit dem Kondensatorkern 23 durch eine wendelförmig in Längsrichtung L des Kondensators 3 geführte Schweißnaht 24 verschweißt. Anschließend wird der Strömungskanal 26 durch hydraulische Aufweitung des Mantelbleches 25 ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurzwegverdampfer.

Kurzwegverdampfer kommen bei der Destillation von temperaturempfindli­ chen Produkten zur Anwendung, da deren Destillation nur bei niedriger Sie­ detemperatur möglich ist. Außerdem sollte sich das Produkt, um es vor Schädigung zu bewahren, nur ganz kurz im Siedezustand befinden. Tempe­ raturempfindliche Produkte werden daher bei Unterdruck destilliert. Man spricht demzufolge auch von Vakuum-Destillation.

Bis zu einem Betriebsdruck von ca. 500 Pa können bei der Destillation Dünnschicht- oder Fallfilmverdampfer eingesetzt werden.

Im Feinvakuumbereich mit Drücken zwischen etwa 100 Pa und 0,1 Pa ist die Destillation problematisch. Es müssen Verdampfer eingesetzt werden, die beim Transport der Produktdämpfe von der Heiz- zur Kondensationsfläche geringste Druckverluste aufweisen. Verdampfer mit separat angeordneten Kondensatoren sind deshalb für die Destillation im Feinvakuumbereich un­ geeignet.

Hier haben sich sogenannte Kurzwegverdampfer bewährt, bei denen der Kondensator in den Verdampfer eingebaut und der Verdampferfläche direkt gegenüber angeordnet ist.

Ein solcher Kurzwegverdampfer besteht im Prinzip aus einem senkrecht ste­ henden, von außen beheizten Zylinder. In dessen Zentrum ist ein Konden­ sator angeordnet. Zwischen dem Verdampferkörper und dem Kondensator ist ein rotierbares Wischersystem angeordnet.

Zur Destillation wird das Produkt am Kopf des Verdampfers eingespeist und vom teller- oder ringförmigen Verteiler eines Rotorkörpers mit integrierten Wischerelementen über die Heizfläche verteilt. Durch das Wischersystem wird hier ein turbulenter Flüssigkeitsfilm erzeugt. Dabei schlagen sich die Produktdämpfe an dem von unten in den Verdampfer eingebauten Konden­ sator nieder. Das Destillat fließt am Kondensator nach unten und kann am Boden des Verdampfers abgezogen werden. Der Rückstand wird unterhalb der Heizzone in einem Ringkanal aufgefangen und von hier aus abgeführt.

Die zum Einsatz gelangenden Kondensatoren sind als Rohrschlange oder als Rohrbündelapparat ausgebildet. Rohrschlangen werden überwiegend bei kleineren Kurzwegverdampfern verwendet. Rohrbündel bestehen aus einer oder mehreren konzentrischen Rohrreihen. Bei der mehrreihigen Ausführung wird die Teilung der Rohre auf dem entsprechenden Teilkreis so gewählt, dass die Lücken zwischen den Rohren der jeweils außen liegenden Rohr­ reihe durch die Rohre der jeweils innen liegenden Rohrreihe in radialer Sicht abgedeckt werden.

Das Kühlmedium zur Abführung der Kondensationswärme strömt durch die Rohre von unten nach oben, wird hier umgelenkt und wieder nach unten geführt. Dies kann durch die Verwendung von U-Rohren oder durch eine geschlossene Umlenkkammer mit eingebautem Trennblech erfolgen. Um Leckagen von Kühlmedium in dem unter hohem Vakuum stehenden Pro­ duktraum des Kurzwegverdampfers auszuschließen, sind die Rohre mit dem Rohrboden und der Rohrboden mit der Umlenkkammer dicht verschweißt. Am unteren Ende sind die Rohre ebenfalls in einen Rohrboden einge­ schweißt.

Das gemeinsame Merkmal der zuvor beschriebenen Ausführungen ist die Abstützung des gesamten Rohrbündels auf dem unteren Rohrboden. Zur Vermeidung schädlicher Rohrschwingungen sind bei größeren Kurzwegver­ dampfern mit längeren Kondensatorrohren diese gegeneinander abgestützt. In der Regel erfolgt dies durch Stützscheiben, die mit Bohrungen entspre­ chend der Rohrteilung versehen und durch die die Rohre geführt sind. Diese Stützscheiben werden untereinander und gegen den unteren Rohrboden mit Distanzhaltern und Abstützelementen verbunden.

Die Kurzwegverdampfer bekannter Bauart haben sich betrieblich bewährt. Sie stoßen jedoch in Anwendungsfällen an ihre Grenze, bei denen beson­ dere Anforderungen gestellt werden an die Güte der produktberührenden Oberflächen, an eine spaltfreie Ausführung sowie an die Reinigungsfähigkeit des Verdampfers. Die zuvor beschriebenen Ausführungen von Kondensato­ ren in Kurzwegverdampfern sind wegen der nicht vermeidbaren Spalte zwi­ schen Rohren und Bohrungen in den Rohrböden, den Rohren und den Boh­ rungen in den Stützscheiben sowie der Möglichkeit von Produktablagerun­ gen auf den ebenen Flächen der Böden, Hauben und Stützscheiben für sen­ sible Anwendungsfälle wie sie in der pharmazeutischen Industrie o. ä. gege­ ben sein können nur bedingt einsetzbar. Auch ist die Polierfähigkeit der pro­ duktberührenden Oberflächen nur unzureichend.

Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kurzwegverdampfer zu schaffen, bei dessen Kondensator enge Spalten, Totzonen oder horizontaler Flächen minimiert sind.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Kurzwegverdampfer gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.

Danach weist der Kondensator des erfindungsgemäßen Kurzwegverdamp­ fers einen Kondensatorkern auf, auf dessen äußerer Mantelfläche ein Man­ telblech festgelegt ist, wobei zwischen der Mantelfläche des Kondensator­ kerns und dem Mantelblech mindestens ein Strömungskanal ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine kompakt Bauart des Kondensators mit glatten gut zu bearbeitenden Flächen unter Verminderung von engen Spalten, Totzonen oder horizontaler Flächen, in bzw. auf denen sich uner­ wünschte Ablagerungen absetzen können.

Infolge der kompakten Bauart des Kondensators ist dieser ohne großen Aufwand in den Kurzwegverdampfer ein- und ausbaubar. Dies ist insbeson­ dere auch bei Wartungs- und/oder Reinigungsarbeiten vorteilhaft.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 ist das Mantelblech mit dem Konden­ satorkern durch wenigstens eine sich in Längsrichtung des Kondensators erstreckende Schweißnaht dicht verschweißt. Vorzugsweise kommt eine La­ ser- oder Widerstandsschweißung zur Anwendung. Die Wanddicke des Mantelblechs liegt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm. Die so vorbe­ reiteten Teile werden dann mit einem Verdampferunterteil mit integrierter Sammeltasse für das Kondensat (Anspruch 8) verbunden. Nach diesem Fer­ tigungsschritt lassen sich sämtliche Nahtüberhöhungen, die durch das ge­ wählte Schweißverfahren bereits minimiert sind, mittels Feinschliff abarbei­ ten. Eine weitere mechanische oder elektrochemische Oberflächenbehand­ lung des rotationssymmetrischen Bauteils ist ohne Schwierigkeiten möglich. Durch eine anschließende gezielte Druckbeaufschlagung des Raums zwi­ schen dem Mantelblech und dem Kondensatorkern wird der Strömungskanal für das Kühlmittel plastisch ausgeformt.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 ist der Strömungskanal durch we­ nigstens eine in die Mantelfläche des Kondensatorkerns eingearbeitete Nut ausgebildet. Um eine definierte Strömung des Kühlmediums zu gewährleis­ ten, ist auch hier eine Verschweißung des Mantelblechs mit dem Kondensatorkern sinnvoll. Die übrige Bearbeitung der Teile entspricht der weiter oben beschriebenen Vorgehensweise. Der fertige Kondensator weist eine vollkommen glatte zylindrische Oberfläche auf.

Grundsätzlich können die durch die Nut gebildeten Strömungskanäle noch hydraulisch aufgeweitet werden. Hierdurch ist eine Vergrößerung des Strö­ mungsquerschnitts möglich.

Der Strömungskanal kann wendelförmig um den Kondensatorkern geführt sein, wie dies Anspruch 4 vorsieht.

Gemäß den Merkmalen von Anspruch 5 ist vorgesehen, dass der bzw. die Strömungskanäle linear, also geradlinig entlang des Kondensatorkerns ver­ laufen. Für die Verteilung des Kühlmediums am unteren Eintritt wird ein Ringkanal in den Kondensatorkern eingebracht. Über den Ringkanal wird das Kühlmedium gleichmäßig auf dem Umfang verteilt und kann nach oben strömen. Hier ist eine Kühlmittelabführung vorgesehen, die ebenfalls als Ringkanal gestaltet ist, der mit einer Abführleitung in Verbindung steht.

Der Kondensatorkern ist, wie Anspruch 6 vorsieht, massiv ausgebildet. In diesen sind die Anschlüsse für die Kühlmittelführung in Form von Bohrungen eingearbeitet.

Eine andere Ausführungsform sieht gemäß Anspruch 7 vor, dass der Kon­ densatorkern hohlzylindrisch ausgebildet ist und die Anschlüsse für die Kühlmittelführung integriert sind. Hier wird als Kondensatorkern ein dickwan­ diges Rohrstück verwendet, das am oberen Ende mit einer Kappe ver­ schlossen ist. Die zu- und abführenden Rohrleitungen für das Kühlmittel können innerhalb des Kondensatorkerns nach außen geführt werden. Um Material und Gewicht zu sparen, wird man diese Variante dort einsetzen, wo der vorhandene Platz einen sicheren Einbau der Rohrleitungen ermöglicht.

Eine zweite selbständige Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 9 charakteri­ siert.

Danach ist vorgesehen, dass der Kondensator des Kurzwegverdampfers durch mindestens einen Thermoblech-Hohlzylinder mit Anschlüssen für die Kühlmittelzu- und Kühlmittelabführung ausgebildet ist.

Thermobleche sind an sich bekannt. Sie kommen als Wärmetauscherele­ mente in unterschiedlichsten industriellen Prozessen zur Anwendung und gewährleisten eine effektive Wärmeübertragung.

Zur Herstellung der Thermobleche werden zwei oder mehrere Bleche glei­ cher Wanddicke oder unterschiedlicher Wanddicke schweißtechnisch auf­ einander verbunden. Die Schweißkonturen innerhalb des Blechpakets kön­ nen den jeweiligen Anforderungen gerecht gewählt werden. In der Regel wird unterschieden zwischen Platten mit punktförmigen Mustern, solchen mit definierter Kanalführung oder Kombinationen hiervon. Anschließend werden die Ränder eines Blechpakets durch eine kontinuierliche Schweißnaht dicht verschlossen. Der Raum zwischen den einzelnen Blechen wird dann durch Einpressen eines Druckmediums dauerhaft aufgeweitet. Hierbei kommt es zu einer definierten plastischen Verformung der Bleche zwischen den Schweißnähten und zur Ausbildung der Strömungskanäle.

Wie gesagt können zwei Bleche gleicher oder unterschiedlicher Wanddicke eingesetzt werden. Es können auch Blechpakete aus drei Blechen herge­ stellt sein. Hierbei ist in der Regel das mittlere Blech dicker als die beiden außen liegenden Bleche.

Die Verschweißung der Bleche untereinander erfolgt im ebenen Zustand. Hierbei werden bereits die erforderlichen Führungen für das Kühlmittel durch die Wahl der Schweißlinien und Stützpunkte festgelegt. Vorzugsweise wird eine Laser- oder Widerstandsschweißung angewendet.

Die noch ebenen miteinander verschweißten Blechpakete werden durch Walzen zu zylindrischen Körpern umgeformt, am Längsstoß der Mantellinie verschweißt und mit den erforderlichen Anschlüssen für das hydraulische Aufweiten des unverschweißten Raums zwischen den Blechen versehen. Eine weitere Bearbeitung, wie das Beschleifen von Schweißnähten, mecha­ nische oder elektrochemische Politur ist ohne Schwierigkeiten am noch nicht aufgeweiteten Hohlzylinder möglich.

Der so vorbereitete Hohlzylinder wird dann durch Druckbeaufschlagung des unverschweißten Raums zwischen den Blechen plastisch verformt, so dass sich zwischen den Schweißnähten die Strömungskanäle ausbilden. Bei der Wahl eines Blechpakets aus Blechen gleicher Wanddicke werden die beiden Bleche nahezu gleichmäßig verformt. Bei Blechen unterschiedlicher Wand­ dicke, wie z. B. 4 mm für das innen liegende Blech und 1 mm für das äußere Blech, wird sich nur das äußere dünnere Blech verformen.

Die Thermoblech-Hohlzylinder können nun als Kondensationsfläche kon­ zentrisch zur Verdampfungsfläche in den Kurzwegverdampfer eingebaut werden. Enge Spalten, Totzonen oder horizontale Flächen sind an einem solchen Kondensator minimiert.

Es ist möglich, nur einen Thermoblech-Hohlzylinder als Kondensator zu in­ stallieren. Zur Vergrößerung der Kondensationsfläche können auch mehrere Thermoblech-Hohlzylinder konzentrisch zueinander im Verdampferkörper angeordnet sein, wie dies Anspruch 10 vorsieht. Das Verhältnis der Zylin­ derdurchmesser zueinander ist variabel und wird den Prozessbedingungen angepasst. Damit die Oberfläche des innen liegenden Thermoblech-Hohlzy­ linders sowie auch die Rückseiten der jeweils äußeren Zylinder als Konden­ sator wirksam werden können, müssen die Produktdämpfe an diese Fläche gelangen. Dazu sind in den Thermoblech-Hohlzylindern Fenster vorgesehen (Anspruch 11). Die Fenster können bereits bei der Herstellung der Thermo­ blech-Hohlzylinder am ebenen Blechpaket eingebracht werden. Hierzu wer­ den durch in sich geschlossene Schweißlinien Flächen erzeugt, die nicht durch Druckbeaufschlagung plastisch verformt werden. Diese Flächen lassen sich durch Schnitte parallel zur Schweißlinie heraustrennen und bilden am fertigen Thermoblech-Hohlzylinder die Fenster aus.

Bei mehreren ineinander konzentrisch angeordneten Thermoblech-Hohlzy­ lindern sind die Fenster zueinander versetzt, wie dies Anspruch 12 vorsieht. In radialer Richtung gesehen wird so ein Fenster in einem äußeren Thermo­ blech-Hohlzylinder durch die gekühlte Fläche des nächst innen liegenden Thermoblech-Hohlzylinders abgedeckt.

Bei einem Kondensator, der aus mehreren Thermoblech-Hohlzylindern be­ steht, kann die Schaltung des Kühlmediums in Serie oder parallel erfolgen. Bei einer Parallelschaltung besteht weiterhin die Möglichkeit, z. B. den im Zentrum des Kondensators angeordneten Thermoblech-Hohlzylinder mit ei­ nem Kühlmedium zu beschicken, dessen Temperatur weit unterhalb der Temperatur des äußeren Thermoblech-Hohlzylinders liegt. Dies hat den Ef­ fekt einer Kältefalle (Anspsruch 13).

Die Kurzwegverdampfer werden in einem Druckbereich zwischen 100 Pa und 0,1 Pa betrieben. Die Aufrechterhaltung des Prozessdrucks auf der Ver­ dampfungsfläche ist ein wesentliches Kriterium der Kurzwegverdampfung. Druckverluste im System sind schädlich. Es ist daher vorteilhaft, eine Unter­ kühlung der am eigentlichen Kondensator nicht kondensierbaren Bestand­ teile der Produktdämpfe in unmittelbarer Nähe zur Verdampfungsfläche durchzuführen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in vertikaler Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Kurz­ wegverdampfer mit einer ersten Ausführungsform eines Kon­ densators;

Fig. 2 bis 5 weitere Ausführungsformen von Kondensatoren;

Fig. 6 technisch vereinfacht einen Ausschnitt aus einem Kurzwegver­ dampfer mit einem Kondensator aus einem Thermoblech-Hohl­ zylinder;

Fig. 7 bis 9 Ausschnitte von drei verschiedene Ausführungsformen von Thermoblechen;

Fig. 10 ein Thermoblech in der Draufsicht und

Fig. 11 und 12 jeweils im Horizontalschnitt technisch vereinfacht zwei Ausfüh­ rungsformen von Kurzwegverdampfern.

Die Fig. 1 zeigt einen Kurzwegverdampfer 1. Dieser kommt bei der Destil­ lation eines Flüssigkeitsgemisches zum Einsatz. Der Kurzwegverdampfer 1 weist einen senkrecht angeordneten hohlzylindrisch ausgebildeten beheizba­ ren Verdampferkörper 2 auf. Die beheizte Zone ist mit H gekennzeichnet. Die Heizung kann mittels Dampf oder einer Flüssigkeit erfolgen. Auch eine elektrische Beheizung ist üblich.

Im Zentrum des Verdampferkörpers 2 ist ein Kondensator 3 eingegliedert. Zwischen der Verdampferfläche 4 des Verdampferkörpers 2 und dem Kon­ densator 3 ist ein Rotorkörper 5 mit integrierten Wischerelementen 6 vorge­ sehen.

Zur Destillation wird das Produkt am Verdampferkopf 7 des Verdampfers 1 über eine Zuleitung 8 eingespeist und von einem Teller 9 des Rotorkörpers 5 über die Verdampferfläche 4 verteilt. Der Rotorkörper 5 ist korbartig aus­ gestaltet. Am Teller 9 sind sich parallel zur Verdampferfläche 4 erstreckende, zur Verdampferfläche hin offene und auf einem Teilkreis versetzt angeord­ nete Führungsschienen 10 zur Aufnahme der Wischerelemente 6 befestigt. Die Führungsschienen 10 stützen sich auf einem unteren Ring 11 ab. Die Wischerelemente 6 sind durch Rollen 12 gebildet, die bei der Bewegung des Rotorkörpers 5 an der Verdampferfläche 4 abrollen. Über einen Antrieb 13 wird der Rotorkörper 5 rotierend bewegt. Hierbei erzeugen die Rollen 12 einen turbulenten Flüssigkeitsfilm in der Verdampferfläche 4. Grundsätzlich können bei dem erfindungsgemäßen Kurzwegverdampfer 1 aber auch an­ dere im Stand der Technik bekannte Wischersysteme zur Verteilung des zu destillierenden Produkts über der Verdampferfläche 4 Verwendung finden.

Die entstehenden Produktdämpfe schlagen sich an dem von unten in den Verdampfer 1 eingebauten Kondensator 3 nieder. Das Destillat D fließt am Kondensator 3 nach unten und kann über einen Abzug 14 einer Kondensat­ sammeltasse 15, die im Unterteil 16 des Verdampfers 1 angeordnet ist, abgezogen werden. Der Rückstand R wird unterhalb der Heizzone H in einem Ringkanal 17 aufgefangen. Der Ringkanal 17 weist einen Abfluss 18 auf zum Abzug des Rückstands R.

Man erkennt, dass das Unterteil 16 mit der Sammeltasse 15 über einen Flansch 19 mit einem entsprechenden Gegenflansch 20 am unteren Ende 21 des Verdampferkörpers 2 verbunden ist. Auf diese Weise ist ein einfacher Ein- und Ausbau des gesamten Unterteils 16 mit dem hierin gehaltenen Kondensator 3 möglich.

Mit 22 ist ein Vakuumstutzen bezeichnet, über den die Erzeugung eines Unterdrucks innerhalb des Verdampferkörpers 2 bewerkstelligt wird.

Der Kondensator 3 weist einen Kondensatorkern 23 auf, auf dessen äußere Mantelfläche 24 ein Mantelblech 25 unter Ausbildung von mindestens einem Strömungskanal 26 für ein Kühlmittel K festgelegt ist. Der Kondensatorkern 23 ist massiv ausgebildet. Im Kern 23 sind die erforderlichen Bohrungen 27, 28 für die Zu- und Abführung des Kühlmittels K eingebracht.

Bei der Fertigung des Kondensators 3 wird das Mantelblech 25 auf dem Kondensatorkern 23 befestigt. Anschließend wird das Mantelblech 25 durch eine sich in Längsrichtung L des Kondensators 3 erstreckende wendelförmige Schweißnaht 29 mit dem Kondensatorkern 23 dicht verschweißt. Die Wanddicke des Mantelblechs 25 liegt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1 mm. Dieser Rohling wird dann mit dem Unterteil 16 verbunden. Anschließend erfolgt eine Bearbeitung der Schweißnaht 29 und aller übrigen Schweißnähte mittels Feinschliff. Auch weitere mechanische oder elektro­ chemische Oberflächenbehandlung des Rohrlings sind möglich. Zur Erzeu­ gung des Strömungskanals 26 wird der Raum zwischen dem Mantelblech 25 und der unverschweißten Mantelfläche 24 des Kondensatorkerns 23 mit einem hydraulischen Medium beaufschlagt. Hierdurch verformt sich das Mantelblech 25 plastisch unter Ausbildung des Strömungskanals 26.

Eine andere Ausführungsform eines Kondensators 30, der insbesondere für größere Apparatedurchmesser geeignet ist, zeigt Fig. 2.

Der Kondensatorkern 31 besteht aus einem dickwandigen Rohr 32, welches am oberen Ende 33 mit einer Kappe 34 verschlossen ist. Die zu- und abfüh­ renden Rohrleitungen 35 bzw. 36 liegen innerhalb des Rohrs 32 und sind von hier aus nach außen in den zwischen der äußeren Mantelfläche 37 des Kondensatorkerns 31 und dem Mantelblech 38 ausgebildeten Strömungska­ nal 39 geführt. Die Herstellung des Strömungskanals 39 erfolgt in der zuvor beschriebenen Weise, so dass einander entsprechende Bauteile die glei­ chen Bezugszeichen tragen.

Fig. 3 zeigt einen Kondensator 40 mit einem massiven Kondensatorkern 41 und Bohrungen 42, 43 als Anschlüsse für die Kühlmittelzu- bzw. -abführung. Ein Strömungskanal 44 ist durch eine in die Mantelfläche 45 des Kondensa­ torkerns 41 wendelförmig eingearbeitete Nut 46 ausgebildet. Durch ein Mantelblech 47 wird der Strömungskanal 44 nach außen begrenzt. Um eine definierte Strömung des Kühlmittels K sicherzustellen, ist eine Ver­ schweißung des Mantelblechs 47 mit dem Kondensatorkern 41 sinnvoll. Die wendelförmige Schweißnaht ist wiederum mit 29 gekennzeichnet.

In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Kondensators 48 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform verlaufen Strömungskanäle 49 linear entlang einem Kondensatorkern 50. Zu deren Herstellung ist ein rohr­ förmiges Mantelblech 51 über den Kondensatorkern 50 geschoben. An­ schließend wird eine Verschweißung des Mantelblechs 51 mit dem Konden­ satorkern 50 durch vier Längsschweißnähte 52 vorgenommen, wonach eine Aufweitung unter plastischer Verformung der nicht verschweißten Bereiche der Mantelfläche 45 und dem Mantelblech 51 erfolgt. Selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Längsschweißnähten 52 gewählt werden, beispielsweise zwei oder sechs, um eine entsprechende Anzahl von Strö­ mungskanälen 49 auszubilden.

Für die Verteilung des Kühlmittels K am unteren Eintritt 53 ist ein Ringkanal 54 in den Kondensatorkern 50 eingebracht. In diesem gelangt das Kühlmittel K über eine Anschlussbohrung 55, verteilt sich im Ringkanal 54 und strömt von hier aus durch die Strömungskanäle 49 nach oben. Über einen entspre­ chend gestalteten Ringkanal 56 am oberen Ende 57 des Kondensatorkerns 50 fließt das Kühlmittel K über eine Abflussbohrung 58 ab.

Aus der Fig. 6 geht ein Kurzwegverdampfer 59 hervor, bei dem der Kon­ densator 60 durch einen Thermoblech-Hohlzylinder 61 gebildet ist. In den Thermoblech-Hohlzylinder 61 gelangt das Kühlmittel über entsprechende Anschlüsse 62, 63 für den Zulauf und den Ablauf (siehe auch Fig. 10). Die Anordnung und Ausbildung des Wischersystems entspricht demjenigen wie anhand der Fig. 1 erläutert. Möglich ist auch der Einsatz anderer im Stand der Technik bewährter Wischersysteme.

Soweit Bauteile der zuvor beschriebenen Ausführung entsprechen, sind diese mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das entstehende Destillat D wird über einen Abzug 14 abgeführt. Der Rückstand R gelangt über einen Abfluss 18 aus dem Kurzwegverdampfer 59. Mit 22 ist der Vakuumstutzen des Unterteils 16 bezeichnet. Im Unterteil 16 ist der Kondensator 60 stabil gehalten.

Thermobleche 64-67 sind in verschiedenen Ausführungsformen in den Fig. 7 bis 10 dargestellt.

Zur Herstellung der Thermobleche 64-67 werden zwei oder mehrere Bleche 68, 69 bzw. 70 gleicher oder unterschiedlicher Wanddicke schweißtechnisch aufeinander verbunden. Die Verschweißung der Bleche 68-70 untereinander erfolgt im ebenen Zustand. Hierbei werden die erforderlichen Führungen für das Kühlmittel K durch die Wahl der Schweißlinien 71 und Schweißpunkte 72 festgelegt. Die Erzeugung von Strömungskanälen 73 erfolgt durch hydraulische Aufweitung des Raums zwischen den einzelnen Blechen 68-70. Innerhalb der Blechformate können durch in sich geschlossene Schweiß­ linien 74 Flächen erzeugt werden, die später nicht durch Druckbeaufschla­ gung plastisch verformt werden. Diese Flächen sind somit nicht am Wärme­ tausch beteiligt und können durch Schnitte parallel zu den Schweißnähten 74 herausgetrennt werden (siehe hierzu insbesondere Fig. 10). Sie bilden dann am fertigen Thermoblech-Hohlzylinder Fenster 75 zum Durchströmen von Produktdampf P.

Die noch ebenen miteinander verschweißten Blechpakete werden durch Walzen zu zylindrischen Körpern umgeformt und am Längsstoß der Mantel­ linie zum Hohlzylinder verschweißt. Dieser noch ebene Hohlzylinder wird dann hinsichtlich der geforderten Oberflächengüte entsprechend bearbeitet. Anschließend erfolgt die Ausbildung der Strömungskanäle 73 durch hyd­ raulische Aufweitung.

Fig. 6 zeigt, dass der Thermoblech-Hohlzylinder 61 als Kondensator 60 konzentrisch zur Verdampferfläche 76 in den Verdampferkörper 77 des Kurzwegverdampfers 59 eingebaut ist.

Es ist möglich, nur einen Thermoblech-Hohlzylinder 61 als Kondensator 60 zu installieren. Zur Vergrößerung der Kondensationsfläche können mehrere Thermoblech-Hohlzylinder 78, 79, 80 in einen Verdampferkörper eingeglie­ dert werden. Dies ist anhand der Fig. 11 und 12 dargestellt.

Mit 81 ist jeweils die außen liegende Kondensationsfläche und mit 82 die innen liegende Kondensationsfläche gekennzeichnet. Der erzeugte Produkt­ dampf P strömt radial von der Verdampferfläche 76 nach innen zu den Kon­ densationsflächen 81. Hierbei tritt er durch die Fenster 75 der jeweils äuße­ ren Thermoblech-Hohlzylinder nach innen über. Auf diese Weise werden auch die Oberflächen des innen liegenden Thermoblech-Hohlzylinders 78 ebenso wie die Kondensationsflächen 82 an den Rückseiten der äußeren Thermoblech-Hohlzylinder 79, 80 zum Wärmetausch wirksam.

Bei einem Kondensator 60a bzw. 60b, der aus mehreren ineinander ge­ schalteten Thermoblech-Hohlzylindern 78-80 gebildet ist, wie anhand der Fig. 11 und 12 dargestellt, kann die Schaltung des Kühlmediums in Serie oder parallel erfolgen. Bei einer Parallelschaltung besteht die Möglichkeit, den im Zentrum des Kondensators 60a, 60b angeordneten Thermoblech- Hohlzylinder 78 mit einem Kühlmedium zu beschicken, dessen Temperatur weit unterhalb der äußeren Thermoblech-Hohlzylinder 79, 80 liegt. Dies hat den Effekt einer Kältefalle und unterstützt die Aufrechterhaltung des Pro­ zessdrucks auf der Verdampfungsfläche 76.

Bezugszeichenaufstellung

1

Kurzwegverdampfer

2

Verdampferkörper

3

Kondensator

4

Verdampferfläche

5

Rotorkörper

6

Wischerelement

7

Verdampferkopf

8

Zuleitung

9

Teller

10

Führungsschiene

11

Ring

12

Rollen

13

Antrieb

14

Abzug

15

Kondensatsammeltasse

16

Unterteil von

1

bzw.

59

17

Ringkanal

18

Abfluss

19

Flansch

20

Gegenflansch

21

unteres Ende von

2

22

Vakuumstutzen

23

Kondensatorkern

24

Mantelfläche

25

Mantelblech

26

Strömungskanal

27

Bohrung

28

Bohrung

29

Schweißnaht

30

Kondensator

31

Kondensatorkern

32

Rohr

33

oberes Ende von

32

34

Kappe

35

Rohrleitung

36

Rohrleitung

37

Mantelfläche

38

Mantelblech

39

Strömungskanal

40

Kondensator

41

Kondensatorkern

42

Bohrung

43

Bohrung

44

Strömungskanal

45

Mantelfläche

46

Nut

47

Mantelblech

48

Kondensator

49

Strömungskanal

50

Kondensatorkern

51

Mantelblech

52

Längsschweißnaht

53

Eintritt

54

Ringkanal

55

Anschlussbohrung

56

Ringkanal

57

oberes Ende von

50

58

Abflussbohrung

59

Kurzwegverdampfer

60

Kondensator

60

a Kondensator

60

b Kondensator

61

Thermoblech-Hohlzylinder

62

Anschluss

63

Anschluss

64

Thermoblech

65

Thermoblech

66

Thermoblech

67

Thermoblech

68

Blech

69

Blech

70

Blech

71

Schweißlinie

72

Schweißpunkt

73

Strömungskanal

74

Schweißlinie

75

Fenster

76

Verdampferfläche

77

Verdampferkörper

78

Thermoblech-Hohlzylinder

79

Thermoblech-Hohlzylinder

80

Thermoblech-Hohlzylinder

81

Kondensationsfläche

82

Kondensationsfläche
H Heizzone
D Destillat
R Rückstand
K Kühlmittel
P Produktdampf
L Längsrichtung

Claims (13)

1. Kurzwegverdampfer zur Destillation eines Flüssigkeitsgemisches, wel­ cher einen hohlzylindrisch ausgebildeten, beheizbaren Verdampferkörper (2) und einen hierin eingegliederten Kondensator (3, 30, 40, 48) aufweist, wobei zwischen der Verdampferfläche (4) des Verdampferkörpers (2) und dem Kondensator (3, 30, 40, 48) ein Rotorkörper (5) mit Wischerele­ menten (6) zur Verteilung des Flüssigkeitsgemisches auf der Verdamp­ ferfläche (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (3, 30, 40, 48) einen Kondensatorkern (23, 31, 41, 50) aufweist auf dessen äußerer Mantelfläche (24, 37, 45) ein Mantelblech (25, 38, 47, 51) unter Ausbildung von mindestens einem Strömungskanal (26, 39, 44, 49) für das Kühlmittel festgelegt ist.

2. Kurzwegverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass das Mantelblech (25, 38, 51) mit dem Kondensatorkern (23, 31, 50) durch wenigstens eine sich in Längsrichtung (L) des Kondensa­ tors (3, 30, 48) erstreckende Schweißnaht (29, 52) verschweißt ist und der Strömungskanal (26, 39, 49) durch eine Aufweitung des Mantelblechs (25, 38, 51) ausgebildet ist.

3. Kurzwegverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Strömungskanal (44) durch wenigstens eine in die Mantel­ fläche (45) des Kondensatorkerns (41) eingearbeitete Nut (46) ausgebil­ det ist.

4. Kurzwegverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (26, 39, 44) wendel­ förmig um der Kondensatorkern (23, 31, 41) geführt ist.

5. Kurzwegverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (49) li­ near entlang des Kondensatorkerns (50) verläuft.

6. Kurzwegverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorkern (23, 41, 50) massiv ausgebildet ist mit eingearbeiteten Anschlüssen (27, 28) für die Kühlmittelführung.

7. Kurzwegverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatorkern (31) hohlzylindrisch ausgebildet ist mit integrierten Anschlüssen (35, 36) für die Kühlmittelführung.

8. Kurzwegverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (3) am unte­ ren Ende in einem Unterteil (16) mit Sammeltasse (15) für das Kondensat gehalten ist.

9. Kurzwegverdampfer zur Destillation eines Flüssigkeitsgemisches, wel­ cher einen hohlzylindrisch ausgebildeten, beheizbaren Verdampferkörper (77) und einen hierin eingegliederten Kondensator (60) aufweist, wobei zwischen der Verdampferfläche (76) des Verdampferkörpers (77) und dem Kondensator (60, 60a, 60b) ein Rotorkörper (5) mit Wischerele­ menten (6) zur Verteilung des Flüssigkeitsgemisches auf der Verdamp­ ferfläche (76) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (60, 60a, 60b) durch mindestens einen Thermoblech- Hohlzylinder (61, 78-80) mit Anschlüssen (62, 63) für die Kühlmittelzu- und Kühlmittelabführung ausgebildet ist.

10. Kurzwegverdampfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, dass mehrere Thermoblech-Hohlzylinder (78-80) konzentrisch zu­ einander im Verdampferkörper (77) angeordnet sind.

11. Kurzwegverdampfer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Thermoblech-Hohlzylindern (78-80) Fenster (75) zur Durchströmung von Produktdampf vorgesehen sind.

12. Kurzwegverdampfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, dass die Fenster (75) zweier benachbarter Thermoblech-Hohlzylin­ der (79, 80) versetzt zueinander angeordnet sind.

13. Kurzwegverdampfer nach einem der Ansprüche 9 bis 12 mit zumindest zwei konzentrisch zueinander angeordneten Thermoblech-Hohlzylindern (78-80), dadurch gekennzeichnet, dass der innere Thermo­ blech-Hohlzylinder (78) mit einem gegenüber dem äußeren Thermoblech- Hohlzylinder (79, 80) kälterem Kühlmittel beaufschlagbar ist.