DE1121587B - Duennschichtverdampfer - Google Patents

Duennschichtverdampfer

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Publication number
DE1121587B
DE1121587B DEC22855A DEC0022855A DE1121587B DE 1121587 B DE1121587 B DE 1121587B DE C22855 A DEC22855 A DE C22855A DE C0022855 A DEC0022855 A DE C0022855A DE 1121587 B DE1121587 B DE 1121587B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sliding sleeves
thin film
film evaporator
axes
evaporator
Prior art date
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Pending
Application number
DEC22855A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Bernd Thier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huels AG
Original Assignee
Chemische Werke Huels AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemische Werke Huels AG filed Critical Chemische Werke Huels AG
Priority to DEC22855A priority Critical patent/DE1121587B/de
Publication of DE1121587B publication Critical patent/DE1121587B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/22Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • B01D1/222In rotating vessels; vessels with movable parts
    • B01D1/223In rotating vessels; vessels with movable parts containing a rotor

Description

  • Dünnschichtverdampfer Bei der Verdampfung temperaturempfindlicher Produkte sind thermische Beanspruchungen zu vermeiden, da sich diese Stoffe leicht zersetzen, kondensieren oder polymerisieren können. Die Destillation wird daher nicht nur im hohen Vakuum durchgeführt, sondern auch in Apparaten, bei denen die Flüssigkeit als Film ausgebreitet wird, um durch eine kurze Verweilzeit und einen geringen Gesamtinhalt eine möglichst schonende Verdampfung zu erreichen.
  • Die heute bekannten Verfahren der Dünnschichterzeugung in Verdampfern unterscheiden sich im wesentlichen durch die verschiedenen Methoden der Filmbildung. Bei den als LUWA- und Sambay-Dünnschichtverdampfern bekannten Typen (Chemie-Ingenieur-Technik, 27 [1955], S. 257 bis 261; deutsche Patente 915 450, 922 770 und 925 111) wird der Film mechanisch durch Wischer, Flügel oder Bürsten erzeugt. Beim LUWA-Verdampfer laufen die starren Flügel in einem Abstand von 1 bis 2 mm von der Wand und erzeugen eine Filmbildung durch eine Art Ventilationseffekt des hochtourig umlaufenden Rotationssystems. Eine unmittelbare Wandberührung und damit die Möglichkeit der Entfernung von Feststoffen oder hochviskosen Rückständen ist nicht gegeben. Der Sambay-Verdampfer benutzt pendelnd aufgehängte Wischer oder Bürsten, die auf der Innenfläche des Verdampfers gleiten. Die Filmdicke richtet sich nach dem Anpreßdruck der Wischer und der Zähigkeit des Produktes. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß durch die schleifende Bewegung der Wischer Abrieb von den Verteilerorganen bzw. der Verdampferwand in das Produkt gelangt, was in den meisten Fällen unerwünscht ist. Bei schlecht schmierenden organischen Stoffen ist der Abrieb erheblich, so daß es schon nach relativ kurzer Laufzeit zu starken Riefenbildungen auf der Verdampferinnenwand kommt. Außerdem kann das schleifende Wischerorgan beim Sambay-Verdampfer eine einwandfreie Verteilung hochviskoser zäher Massen nicht gewährleisten, da es je nach Anpreßdruck zu einem erheblichen Stau vor dem Wischerorgan kommen wird.
  • Nach der deutschen Patentschrift 1 044 764 werden zur Verteilung fließfähiger sowie zäher, klebriger oder pastöser Substanzen an der Innenwand von Dünnschichtverdampfern Rollen eingesetzt, die in mit der Welle verbundenen und zweckmäßig mit Schlitzen versehenen Traversen drehbar gelagert sind.
  • Die bei der Drehung der Welle sich ausbildende Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Rollen sich radial in den Schlitzen der Traversen nach außen bewegen und auf der Verdampferinnenwand abrollen, wobei das Produkt als Film ausgebreitet wird. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß durch das geometrische Abrollen der Rollen auf der Verdampferinnenwand die notwendigen Schubbeanspruchungen des Flüssigkeitsfilmes nicht gegeben sind, die für eine ständige Erneuerung des Filmes und vor allen Dingen zur Entfernung hochviskoser Stoffe und anhaftender Festsubstanzen erforderlich sind. Die Rolle wird bei der Rotation zwar je nach Anpreßdruck und Viskosität mit einem Schlupf laufen, der jedoch in vielen Fällen zur Entfernung der anhaftenden Substanzen nicht ausreichen wird.
  • Es wurde nun gefunden, daß man bei Dünnschichtverdampfern mit einer Verteilervorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilmes auf beheizbaren Flächen die erwähnten Nachteile in einfacher Weise beheben kann, wenn man als Verteilervorrichtung bei Fliehkraftausbildung exzentrisch um Achsen rotie rende Gleithülsen anordnet. Das Maß der Exzentrizität gestattet es, der Rotation der Gleithülse eine Schleifbewegung zu überlagern, d. h., die Schlupfbewegung und damit die Schubwirkung der Vefleilerhülse auf das Produkt kann durch die Wahl der entsprechenden Exzentrizität eingestellt werden.
  • Weiterhin ergeben sich bei dieser Anordnung Vorteile dadurch, daß auch auf der Innenfläche der Gleithülse eine Filmbildung hervorgerufen werden kann, so daß die Austauschfläche sich wesentlich vergrößert. Zu diesem Zweck können an den Gleithülsen beispielsweise Einlaufkanäle vorgesehen werden, die einen entsprechenden Anteil der zu verdampfenden Flüssigkeit an die Innenflächen der Gleithülsen leiten.
  • Bei den bekannten Dünnschichtverdampfern wurde bisher nur das Verdampferrohr durch Außenbeheizung und Filmbildung auf der Innenseite als Aus- tauschfläche benutzt. Bei der Anwendung der Gleithülsen als Verteilerorgan zur Erzeugung dünner Schichten kann man ein rotierendes beheiztes Röhrenbündelsystem verwenden, wobei die Gleithülsen exzentrisch um die einzelnen Rohre rotieren und somit nicht nur auf der Innenwand des Verdampferrohres einen Film erzeugen, sondern auch auf der Außenfläche des Rohrbündelsystems. Die dabei gewonnene Austauschfläche ist beachtlich.
  • Durch entsprechende Bohrungen der Hülsen, durch Längsschlitze oder durch eine Siebbespannung perforierter Hülsen kann man eine Feststoffentfemung von der Wand ermöglichen, wobei das Produkt durch die Bohrungen, Schlitze bzw. Siebgewebe nach innen gedrückt wird und nach unten abfällt.
  • An Hand der Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert werden.
  • Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Dünnschichtverdampfer mit fest angeordneten Achsen und exzentrisch geführten Gleithülsen.
  • Abb. 2 stellt einen Querschnitt durch dieselbe Anordnung dar.
  • In dem Verdampferrohr 1, das durch einen Mantel 2 beheizt werden kann, ist eine zentrisch laufende Welle 3 untergebracht. An der Welle 3 sind in bestimmten Abständen Tragarme 4 befestigt, die die fest an den Tragarmen 4 angeordneten Achsen 5 aufnehmen. Die Achsen 5 dienen zur Aufnahme der Gleithülsen 6. Sobald das Hauptrotorsystem, be stehend aus der Welle 3, den Tragarmen 4 und den fest angeordneten Achsen 5, rotiert, wandern die Gleithülsen 6 infolge der Zentrifugalwirkung nach außen und werden bei Berührung an der Wand des Verdampferrohres 1 in Eigenrotation versetzt. Die Gleithülsen 6 drehen sich dabei exzentrisch um die Achsen 5. Je nach der Größe der Exzentrizität erhalten die rotierenden Gleithülsen 6 eine Schubkomponente, so daß in der Filmschicht des Produktes hohe Scherkräfte erzeugt werden, die den Film ständig erneuern und anhaftende Stoffe entfernen.
  • Abb. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Verdampferkörper, bei dem die Achsen drehbar gelagert sind.
  • Abb. 4 stellt einen Querschnitt durch den Verdampfer dar.
  • Die in Abb. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Konstruktion nach Abb. 1 und 2. Die Achsen 7 sind mit ihren Zapfen 8 in den Bohrungen der Tragarme 4 gelagert. Durch die Ro tation der Antriebswelle 3 und Ausbildung eines Zentrifugalfeldes laufen die Gleithülsen 6 exzentrisch um die Achsen 7, die ebenfalls in Rotation versetzt werden, da sie drehbar gelagert sind. Durch den Schlupf bedingt laufen die Gleithülsen 6 und die Achsen 7 mit einer Relativgeschwindigkeit zueinander, wobei die rotierenden Achsen 7 die Aufgabe der Filmerzeugung auf der Innenfläche der Gleithülsen 6 übernehmen. Die Entfernung des sich ge gebenenfalls auf der Innenfläche absetzenden Fest- stoffes erfolgt auch hier durch den Schub der Gleithülsen und kann unterstützt werden durch eine ge eignete Profilierung, z. B. Schneckenprofile, der Achse 7.
  • Abb. 5 zeigt einen Längsschnitt durch den Verdampfer mit einem rotierenden beheizten Rohrbündelsystem.
  • Abb. 6 stellt den entsprechenden Querschnitt durch dieselbe Ausführung dar.
  • In dem zylindrischen Verdampferrohr 1, das von außen durch den Mantel 2 beheizt wird, rotiert ein beheizbares Rohrbündelsystem 9. Der untere Teil des Rohrbündelsystems ist durch Verschraubungen 10 und 11 lösbar, damit die Gleithülsen 6 aufgeschoben werden können. An der Mittelachse 12 des Rohrbündelsystems sind in gewissen Abständen Haltearme 13 befestigt, die die Gleithülsen 6 aufnehmen. Die Gleithülsen 6 sind mit Bohrungen 14 versehen, damit der Flüssigkeitsfilm von der Innenfläche der Gleithülse durch die Bohrungen 14 zur Verdampferwand wandern kann. Umgekehrt wird bei höher Beaufschlagung Produkt durch die Kanäle 14 in den Innenraum der Gleithülsen 6 gedrückt.
  • Das Anbringen der Bohrungen, Längs- und Querschlitze auf den Gleithülsen 6 gilt sinngemäß auch für die Ausführungsbeispiele nach Abb. 1 bis 4. Beim Auftreten von Feststoffen ist es zweckmäßig, die perforierten Gleithülsen mit einer Siebbespannung zu umgeben, um das Produkt von der Wand zu entfernen und abzuführen.
  • Die Gleithülsen 6 können aus allen chemisch beständigen Werkstoffen hergestellt werden. Wegen der guten Laufeigenschaften wird man vor allen Dingen Teflon- und Graphithülsen verwenden.
  • Durch eine konische Ausbildung der Gleithülsen im oberen Teil ergeben sich Einlaufkanäle 15 für das Produkt, das durch die rotierenden Gleithülsen von der Wand abgenommen wird und in den Innenraum der Gleithülsen läuft.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRUCHE: 1. Dünnschichtverdampfer mit Verteilervorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsfilmes auf beheizbaren Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verteilervorrichtung bei Fliehkraftausbildung exzentrisch um Achsen (5, 7) rotierende Gleithülsen (6) angeordnet sind.
  2. 2. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithülsen (6) um drehbar gelagerte Achsen (7) angeordnet sind.
  3. 3. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen für die Gleithülsen (6) als beheizbares Rohrbündelsystem (9) ausgebildet sind.
  4. 4. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithülsen (6) mit Bohrungen (14), Schlitzen od. dgl. versehen sind.
DEC22855A 1960-11-29 1960-11-29 Duennschichtverdampfer Pending DE1121587B (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3250311A (en) * 1963-07-25 1966-05-10 Huels Chemische Werke Ag Wiped falling film evaporator
US3266555A (en) * 1962-09-05 1966-08-16 Huels Chemische Werke Ag Rotating coil distributor-conveyor for cylindrical film evaporator
US3316958A (en) * 1964-04-22 1967-05-02 Henry Balfour And Company Ltd Film molecular stills and evaporators
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EP0227615A2 (de) * 1985-12-20 1987-07-01 Otello Bolzani Verdampfungsvorrichtung zur Konzentrierung von flüssigen Produkten im allgemeinen

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EP0227615A3 (de) * 1985-12-20 1988-07-06 Otello Bolzani Verdampfungsvorrichtung zur Konzentrierung von flüssigen Produkten im allgemeinen

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