DE1159413B - Elektrisch beheizter Duennschichtverdampfer zur Entwaesserung von AEtzalkaliloesungen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Ätzalkalilösungen mit Hilfe von Dünnschichtverdampfern zu entwässern bzw. aufzukonzentrieren. Die Verwendung dieser Geräte bringt mehrere Vorteile mit sich. Infolge des kontinuierlichen Betriebes ist der Arbeitsaufwand klein. Außerdem benötigt der dünne, von Wasser zu befreiende Flüssigkeitsfilm keine nennenswerte Überhitzung, so daß die Beanspruchung des Werkstoffes gering bleibt. Bemerkenswert ist auch der gute thermische Wirkungsgrad dieser Anlagen.

Dünnschichtverdampfer der besprochenen Art bestehen beispielsweise aus einem senkrechten oder nahezu senkrecht angeordneten Rohr, das vorzugsweise aus Nickel hergestellt wird. An der Innenfläche des Rohres rinnt die zu entwässernde Lösung als geschlossener Film herab. Wird das Rohr gleichzeitig beheizt und stehen zugeführte Wärmemenge und aufgegebene Lösung in einem bestimmten Verhältnis, so kann man erwarten, daß das Wasser zum größten Teil verdampft und weitgehend wasserfreie Schmelze aus dem unteren Rohrende abläuft.

Ändert man dieses Verfahren, so kann man einerseits nur einen Teil des Wassers verdampfen, so daß ζ. B. die Lösung von 50 % auf 70 % an Natronlauge konzentriert wird, andererseits kann man aber auch eine wasserfreie Schmelze erzielen oder diese überhitzen.

Während die erste Variation des Verfahrens gegebenenfalls technisch verwendet werden kann, ver-

Elektrisch beheizter Dünnschichtverdampfer zur Entwässerung von Ätzalkalilösungen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft,

Ludwigshafen/Rhein

Dr. Heinrich Müller, Ludwigshafen/Rhein,

und Dr. Werner Honsberg, Bad Dürkheim,

sind als Erfinder genannt worden

rohr aus einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung übertragen, welches seinerseits durch Strahlung das Verdampferrohr beheizt. Infolge der großen Wärmewiderstände zwischen Heizelement, Schutzschicht, Ofenrohr und Verdampferrohr stellt sich erst nach etwa 4 Stunden ein thermisches Gleichgewicht ein, da erst nach dieser Zeit die Heizelemente ihre Endtemperatur erreicht haben. Außerdem ist die spezimeidet man eine Überhitzung der Schmelze in jedem 30 fische Heizflächenbelastung des Verdampferrohres Fall, um die Korrosion des Rohres in technisch trag- gering, da ein Rohr von 152 mm Außendurchmesser baren Grenzen zu halten. Eine entwässerte Ätznatronschmelze greift Nickel beispielsweise unter
400° C so wenig an, daß Nickel in der Schmelze
nicht nachweisbar ist. Steigert man die Temperatur 35
der Schmelze über 400° C, so wird bei etwa 450° C
der Angriff von Nickel stärker, wobei die erzeugte
Schmelze gelbgrün gefärbt ist. Bei Temperaturen von
über 500° C läuft schwarze Schmelze ab und das

Nickelrohr wird stark angegriffen. 40 Abkühlung abgewartet werden muß, bevor die Be-

Die Anwendung eines Dünnschichtverdampfers Schickung des Rohres mit Flüssigkeit eingestellt

werden kann.

Der erfindungsgemäße elektrisch beheizte Dünnschichtverdampfer mit einem senkrecht oder nahezu wiesen, das Rohr des Dünnschichtverdampfers elek- 45 senkrecht angeordneten Verdampferrohr beseitigt die trisch zu beheizen. Es ist eine Beheizung bekannt, genannten Schwierigkeiten bei der Entwässerung von bei der das Verdampferrohr durch konzentrisch Ätzalkalilösungen. Er ist dadurch gekennzeichnet, seiner Länge nach angeordnete elektrische Heiz- daß das Verdampferrohr als elektrischer Widerstand elemente beheizt wird. in den Stromkreis eingeschaltet ist und das zu ent-

Diese Ausführungsform hat aber schwerwiegende 50 wässernde Gut durch ein in der Nähe des oberen Nachteile. Die Wärme wird von den Heizelementen Rohrendes angeschlossenes Zuführungsrohr auf die über eine hitzebeständige Schutzschicht auf ein Ofen- Innenwand des Verdampferrohres aufgegeben wird.

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und einer Länge von 3,96 m nur 72 kg/h einer 5O°/oigen Ätzalkalilösung verarbeitet. Aus diesen Werten ergibt sich eine Ausdampfleistung von 19 kg/h Wasser je Quadratmeter Fläche des Verdampferrohres. Nachteilig ist bei dieser Anordnung auch die Unmöglichkeit, die Anlage kurzfristig abzustellen, da auf die hohe Temperatur der Heizelemente Rücksicht genommen werden und deren

erfordert somit eine genaue Regelung der zugeführten Wärme als auch der aufgegebenen Menge an Ätzalkalilösung. Hierbei hat es sich als vorteilhaft er-

Zur gleichmäßigen Verteilung der aufzugebenden Flüssigkeit wird das Verdampferrohr unter dem Zuführungsrohr für das zu entwässernde Gut mit Innengewinde versehen.

Zweckmäßig wird die Wand des Verdampferrohres entsprechend der örtlich benötigten Heizleistung über seine Länge mit unterschiedlicher Dicke ausgeführt.

Um die technisch verwendeten Spannungen ohne Verluste anwenden zn können, werden mehrere, vorgewendet werden müssen, findet nahe am Rohrende lediglich eine Überhitzung der fast entwässerten Schmelze statt, die in Grenzen gehalten werden muß und wenig an Energie bedarf.

Betriebsmäßig ergibt die Verwendung des Verdampferrohres als Heizleiter große Vorteile. Die Aufheizzeit bei einer Inbetriebsetzung aus dem kalten Zustand beträgt wenige Minuten. Während des Betriebs ist die Temperatur des Rohres nicht sehr viel

am Ende des Eindampfens als Vor- und Nachlauf eine Schmelze erzeugen zu müssen, die nur teilweise entwässert ist.

In der Zeichnung ist als Beispiel ein elektrisch beheiztes Verdampferrohr gemäß der Erfindung dargestellt.

Ein senkrecht stehendes, 7 m langes Nickelrohr 1 mit 70 mm innerem Durchmesser und 2,5 mm Wand

zugsweise elektrisch in Serie geschaltete Verdampfer- io höher als die Temperatur der Lösung. Hierdurch rohre angeordnet. wird die Gefahr einer Überhitzung sehr gering. Bei

Die erfindungsgemäße Verwendung des Verdamp- einer Abstellung können Strom und Flüssigkeitsferrohres als elektrischer Heizleiter ist die günstigste zulauf gleichzeitig abgestellt werden, ohne daß man Lösung, da das Rohr entweder in seiner ganzen befürchten muß, daß das Verdampferrohr überhitzt Länge oder nur in einem Teil davon von Wechsel- 15 wird und dadurch stark korrodiert. Im übrigen ist es strom durchflossen wird, der das Rohr entsprechend bei diesem Gerät nicht notwendig, zu Beginn und aufheizt. Durch Regelung von Strom und Spannung
kann die Heizleistung in weiten Grenzen variiert
werden. Das Verdampferrohr wird mit geeigneten
Isolierstoffen, beispielsweise mit Steinwolle, umhüllt, 20
um die Wärmeverluste gering zu halten.

Die Ätzalkalilösung wird auf das obere Rohrende
aufgegeben, fließt an der Innenwand des Rohres
hinab und tritt, je nach der Temperatur des unteren
Rofhrendes, mehr oder minder entwässert aus diesem 25 stärke dient auf 6 m seiner Länge als elektrischer heraus und kann aufgefangen werden. Das verdampfte Heizleiter. Wechselstrom wird über die Kontakt-Wasser strömt in entgegengesetzter Richtung, ver- platten 2 und 3 zugeführt. Lauge wird über das Zumischt mit einer geringen Luftmenge, durch das führungsrohr 4 aufgegeben, verteilt sich längs des obere Rohrende als Dampf ab und wird zu einem Gewindes 5 auf der Innenwandung 6 des Rohres, Kondensator geführt, der den Wasserdampf konden- 30 fließt aber als gleichmäßiger Film hinab und tritt am siert. Die restliche Luft wird durch einen Ventilator unteren Rohrende 7 als entwässerte Schmelze aus,

wo sie aufgefangen werden kann. Brüden und angesogene Luft werden über das obere Rohrende 8 abgesaugt und zu einem Kondensator und Ventilator 35 (nicht gezeichnet) geführt. Das Verdampferrohr ist mit Steinwolle 9 wärmeisoliert.

Belastet man das Rohr mit einem Strom von 5000 A, so verursacht es im aufgeheizten Zustand einen Spannungsabfall von etwa 12 V. Gleichzeitig

wenn die Lösung durch ein radial oder tangential 4° dosiert man über das Zuführungsrohr 4 etwa auf das Verdampferrohr aufgesetztes Zuführungsrohr 100 kg/h einer 5O°/oigen Natronlaugelösung zu. An in der Nähe des oberen Rohrendes zugeführt wird. der Innenwand 6 wird die Lösung entwässert. Beim Die Lösung verteilt sich sofort gleichmäßig auf der Verlassen des Rohres 7 enthält die Schmelze noch Innenfläche des Rohres und fließt herab. Nur ist es etwa 0,5 bis 1 % Wasser. Ihre Temperatur beträgt empfehlenswert, die Rohrinnenwand unterhalb der 45 380 bis 400° C.

Flüssigkeitszuführang auf eine Länge von z. B. 50 Somit verdampft je Quadratmeter der Rohrinnen-

bis 100 mm aufzurauhen oder mit Gewinde zu ver- fläche stündlich 38 kg Wasser. Dieser Wert stellt sehen. aber keinen Höchstwert dar. Die Belastung der Rohr-

Einen verfährensmäßig günstigen Vorteil bietet das wand mit Strom wird durch die Dampfgeschwindigals Heizleiter verwendete Verdampferrohr weiterhin, 50 keit am oberen Rohrende, die vorteilhafterweise da der Metallquerschnitt des Rohres beliebig durch 10 m/sec nicht übersteigen soll, begrenzt, auf das Rohr aufgeschweißtes Metall oder durch Ver- Vorteilhaft werden in der technischen Ausführung

Wendung von Rohren unterschiedlicher Wandstärke mehrere Verdampferrohre gebündelt und elektrisch oder ungleichen Durchmessers verändert werden in Serie geschaltet. Sechs und mehr Rohre gebündelt kann. Hierdurch hat man es in der Hand, einen Teil 55 ergeben bei angemessener Rohrlänge einen technisch der Rohrlänge spezifisch mit mehr oder weniger befriedigenden Spannungsabfall. Wärmeenergie zu belasten. Beispielsweise ist es vor- Der beschriebene Verdampfer eignet sich auch für

teilhaft, wenn das untere Rohrende im beheizten Teil die Entwässerung von Ätzalkalilösungen mit höherem auf eine Länge von etwa 50 cm einen doppelten Ätzalkaligehalt, ζ. B. von 71%iger Natronlauge, die Metallquerschnitt gegenüber der übrigen Länge auf- 60 schon als Schmelze zu bezeichnen ist, da sie bei weist und dementsprechend, verglichen mit dem Raumtemperatur erstarrt. Es ist vorteilhaft, die Ätzübrigen Rohr, spezifisch mit nur einem Viertel an alkalilösungen mit billigerer als elektrischer Energie Joulescher Wärme belastet wird. Durch diese Maß- bis zum Siedepunkt zu erhitzen und dann erst auf nähme wird es möglich, daß beliebige Temperaturen den Dünnschichtverdampfer aufzugeben. 5O°/oige der ausfließenden Schmelze leicht eingehalten und 65 Natronlauge wird beispielsweise mit Vorteil zunächst starke Überhitzungen vermieden werden. Während mit HiMe von üblichen Mehrfachverdampfern auf in den oberen Teilen des Verdampferrohres große 71% aufkonzentriert und danach im elektrisch beWärmemengen zur Verdampfung des Wassers auf- heizten Dünnschichtverdampfer entwässert.

ins Freie geblasen. Durch Regelung der Leistung des Ventilators wird nur so viel Luft angesaugt, daß gerade kein Wasserdampf aus dem unteren Rohrende tritt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei dieser Arbeitsweise im Gegensatz zu den bekannten Verfahren keine aufwendige Verteilung der Ätzalkalilösung auf das Verdampferrohr nötig ist. Es genügt,

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrisch beheizter Dünnschichtverdampfer zur Entwässerung von Ätzalkalilösungen oder -schmelzen mit einem senkrecht oder nahezu senkrecht angeordneten Verdampferrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampferrohr (1) als elektrischer Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet ist.

2. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampferrohr

(1) unter dem Zuführangsrohr (4) für das zu entwässernde Gut mit Innengewinde versehen ist.

3. Dünnschichtverdampfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Verdampferrohres (1) entsprechend der örtlich benötigten Heizleistung über ihre Länge mit unterschiedlicher Dicke ausgeführt ist.

4. Dünnschichtverdampfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren, vorzugsweise elektrisch in Serie geschalteten Verdampferrohren besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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