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Verfahren zum Eindampfen wäßriger Dikaliumphthalatlösungen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Eindampfen wäßriger Dikaliumphthalatlösungen in einer
Mehrkörper - Verdampferanlage. Mehrkörper - Verdampferanlagen bestehen im wesentlichen
aus einzelnen Verdampferkörpem und Wärmeaustauschern, die heizungsseitig und/oder
produktseitig auf verschiedene Weise verbunden sein können.
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Es ist bereits bekannt, die Verdampferkörper so zu schalten, daß
jeweils die in einem vorangehenden Verdampferkörper entstehenden Brüden im Heizraum
des nachfolgenden Verdampferkörpers unter Abgabe ihrer Wärme an die einzudampfende
Lösung wieder kondensiert werden. Die Verdampferkörper können hierbei von der einzudampfenden
Lösung mit Bezug auf die Führung des Heizmediums entweder im Gleichstrom oder im
Gegenstrom durchflossen sein.
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Dabei sinken bei Gleichstrombetrieb der Anlage sowohl Druck und Temperatur
des Heizmediums als auch der einzudampfenden Lösung von Verdampferkörper zu Verdampferkörper.
Bei Gegenstrombetrieb mehrerer Verdampferkörper ist eine gegenläufige Progression
des Drucks und der Temperatur für das Heizmittel und die zu behandelnde Lösung gegeben.
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Für Lösungen, bei denen die Temperaturabhängigkeit der Zähigkeit
mit zunehmender Konzentration wesentlich ansteigt und ferner eine starke Siedepunkterhöhung
eintritt, ist weder der Gleichstrombetrieb noch der Gegenstrombetrieb der Anlage
befriedigend.
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Solche Verhältnisse sind beim Eindampfen einer wäßrigen Dikaliumphthalatlösung
gegeben. Die hochkonzentrierte Lösung dieses Salzes darf nicht unter eine gewisse,
von der Zähigkeit der Lösung vorgeschriebene Temperatur gebracht werden, wenn sie
noch fließfähig bleiben soll. Aus diesem Grunde konnte man bisher eine Mehrkörper-Verdampferanlage
zur Eindampfung einer wäßrigen Lösung von Dikaliumphthalat in einer Gleichstromschaltung
nur mit maximal drei Verdampferkörpern ausrüsten, wenn als Frischdampf üblicher
Mitteldruckdampf von etwa 12 atü zur Verfügung stand. Betreibt man die Mehrkörper-Verdampferanlage
im Gegenstrombetrieb, so umgeht man zwar diesen Nachteil, aber diese Betriebsart
erfordert zwischen je zwei Verdampferkörpern jeweils eine Pumpe, die die Lösung
auf das nächsthöhere Druckniveau zu bringen hat.
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Es wurde nun gefunden, daß eine Kombination beider Schaltungen wesentliche
Vorteile ergibt, insbesondere eine ausreichend hohe Temperatur der Lösung in dem
letzten Verdampferkörper der Mehrkörper-Verdampferanlage sicherstellt, und ferner
nur eine Pumpe zur Förderung der Lösung in der gesamten Anlage
erfordert. Dabei ist
gegenüber dem bisher üblichen Gleichstrombetrieb eine wesentliche Erhöhung der zulässigen
Verdampferkörperzahl möglich. Die Erhöhung der Zahl der Verdampferkörper führt zu
einer schonenderen Behandlung des einzudampfenden Stoffes.
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Die erfinderische Lösung der gestellten Aufgabe ist demzufolge darin
zu sehen, daß die schwach konzentrierte Lösung in einer ersten Gruppe von hintereinander
geschalteten Verdampferkörpern voreingedickt wird, in der der höchste Betriebsdruck
kleiner ist als der niedrigste Betriebsdruck einer folgenden zweiten Gruppe von
Verdampferkörpern, daß die voreingedickte Lösung anschließend auf einen höheren
Druck gebracht und in der zweiten Gruppe von hintereinander geschalteten Verdampferkörpern
auf die gewünschte Endkonzentration eingedickt wird, deren erster Verdampferkörper
mit dem Frischdampf eines Dampferzeugers und jeder nachfolgende mit den Brüden des
jeweils vorgeschalteten Verdampferkörpers beheizt werden, wobei die Brüden des letzten
Verdampferkörpers dieser zweiten Gruppe zur Beheizung des ersten Verdampferkörpers
der ersten Gruppe dienen und die nachfolgenden Verdampferkörper der ersten Gruppe
mit den Brüden des jeweils vorgeschalteten Verdampferkörpers der ersten Verdampferkörpergruppebeheizt
werden und daß die eingedickte Lösung bei einer das einwandfreie Fließen
der
eingedickten Lösung sicherstellenden Temperatur aus dem letzten Verdampferkörper
der zweiten Verdampferkörpergruppe abgezogen wird.
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Mit dem Verfahren nach der Erfindung und der entsprechenden Anordnung
ergibt sich ferner ein wesentlich geringerer Dampfverbrauch als bei einer im Gleichstrom
betriebenen Anlage, in der aus den oben dargelegten Gründen nur drei Verdampferkörper
angeordnet werden können. So beträgt der rechnerisch ermittelte Dampfverbrauch bei
einer nach der Erfindung ausgeführten 5-Stufen-Verdampferanlage nur annähernd 60
o des Verbrauchs einer 3-Stufenanlage des bisher üblichen Gleichstrombetriebs. Weiterhin
ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung eine sehr rationelle Verwertung der in
der Anlage anfallenden Abwärmemengen in den jeweiligen Vorwärmern. Außer diesen
wirtschaftlichen Vorteilen ergibt die erfindungsgemäße Anordnung noch eine wesentliche
Verminderung der sonst in Anlagen zum Eindampfen wäßriger Lösungen des Dikaliumphthalats
festgestellten starken Inkrustierungen an den wärmeübertragenden Flächen der Verdampferheizkörper.
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Diese Verminderung an Krustenbildungen beruht darauf, daß auf Grund
der Vorkonzentrierung der Lösung in der ersten Gruppe von Verdampferkörpern bei
niedrigem Temperaturniveau im Vakuum ein Teil der krustenbildenden Salze in der
Lösung kristallin und kolloidal verteilt anfällt, ohne sich an den Wänden festzusetzen.
Die Erfindung stellt somit gegenüber den bisher üblichen Verfahren und Anordnungen
zur Verdampfung wäßriger Lösungen des Dikaliumphthalats einen erheblichen technischen
Fortschritt dar.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine mit den Merkmalen
der Erfindung aufgebaute Verdampferanlage mit fünf in zwei Gruppen zusammengefaßten
Verdampferkörpern schematisch dargestellt.
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Die schwach konzentrierte Lösung wird aus einem Vorratsbehälter 1
durch die Vorwärmer 2, 3 und 4 über ein Drosselorgan 15 in den ersten Verdampferkörper
5 einer ersten mit A bezeichneten Gruppe von Verdampferkörpern geleitet. DieseVerdampferkörpergruppe
A wird im Vakuum betrieben. Die Vorwärmehr2, 3 und 4 sind vorzugsweise wie folgt
beheizt: Der Vorwärmer 2 wird mit den Brüden des Verdampferkörpers 6 der gleichen
Gruppe A und der Vorwärmer 3 einesteils mit Brüdenkondensat aus dem Heizkörper des
Verdampferkörpers 6, anderenteils mit Frischdampfkondensat aus dem Vorwärmer 7 gespeist.
Das Frischdampfkondensat aus dem Vorwärmehr 7 ist dazu durch das Drosselorgan 22
auf den Druck des Verdampferkörpers 5 zu bringen.Der Vorwärmer 4 wird zweckmäßig
mit Brüdenkondensat aus dem Vorwärmer 8 gespeist. Die Vorwärmer 7, 8 und der nachfolgend
beschriebene Vorwärmer 9 sind im Weg des zu behandelnden Gutes der Verdampferkörpergruppe
A nachgeschaltet. Der Verdampferkörper 5 wird vorzugsweise mit den Brüden des Verdampferkörpers
12 einer zweiten Gruppe B von Verdampferkörpern beheizt. Aus diesem Verdampferkörper
5 wird die Lösung unter Druckabsenkung in einem Drosselorgan 16 in den Verdampferkörper
6 geleitet.
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Dieser Verdampferkörper 6 ist einerseits mit den Brüden des vorgeschalteten
Verdampferkörpers 5 und andererseits mit Brüdenkondensat aus dem Heizkörper des
Verdampferkörpers 5 beheizt, wobei das Brüdenkondensat mit dem Drosselorgan 21 auf
den Druck der an gleicher Stelle eingesetzten Brüden gebracht
ist. Die Brüden des
Verdampferkörpers 6 werden zum Teil im Vorwärmer 2 und zum restlichen Teil im Kondensator
niedergeschlagen. Das Gebläse 27 entlüftet den Kondensator 14 über die Leitung 28
und ferner den Heizkörper des Verdampferkörpers 6 über die Leitung 25. Die Drücke
in den Leitungen 25 und 28 werden dabei mittels der Drosselklappe 26 einander angeglichen.
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Aus dem Verdampferkörper 6 gelangt die Lösung nach Erhöhung ihres
Druckniveaus mittels der Pumpe 17 durch die Vorwärmer 7, 8 und 9 in den ersten Verdampferkörper
10 der zweiten Gruppe B von Verdampferkörpern. Die Vorwärmer 7, 8 und 9 sind vorzugsweise
wie folgt beheizt: Dem Vorwärmer 7 führt man das Frischdampfkondensat aus dem Vorwärmer
9 zu; der Vorwärmer 8 erhält Brüdenkondensat aus dem Heizkörper des Verdampferkörpers
12 der Gruppe B und der Vorwärmer 9 wird mit Frischdampfkondensat aus dem Heizkörper
des Verdampferkörpers 10 beheizt. Dem Verdampferkörper 10 führt man über die Leitung
24 den Frischdampf eines Dampferzeugers zu. Demzufolge befindet sich dieser Verdampferkörper
auf dem höchsten Temperaturniveau der gesamten Anordnung.
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Aus dem Verdampferkörper 10 wird die zu behandelnde Lösung unter
Druckabsenkung in einem Drosselorgan 18 in den Verdampferkörper 11 der gleichen
Verdampferkörpergruppe B geleitet. Dieser wird mit den Brüden des vorgeschalteten
Verdampfers 10 beheizt. Aus dem Verdampferkörper 11 gelangt die Lösung wiederum
unter Druckabsenkung in einem Drosselorgan 19 in den Verdampferkörper 12, welcher
mit Brüden und Brüdenkondensat aus dem Heizkörper des Verdampferkörpers 11 beheizt
ist. Das zur Beheizung des Verdampferkörpers 12 eingesetzte Brüdenkondensat wird
hierzu dem Druck der Brüden des Verdampferkörpers 11 mittels des Drosselorganes
23 angeglichen. Die konzentrierte Lösung führt man dem Vorratsbehälter 13 zu, wobei
sie mittels des Drosselorganes 20 auf dessen Druck gebracht wird.